UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ CONTROL DE PRODUCCIÓN DE MAQUINAS TRAGAMONEDAS VÍA TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN DE DATO

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1 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y MECATRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CONTROL DE PRODUCCIÓN DE MAQUINAS TRAGAMONEDAS VÍA TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN DE DATO QUESADA QUIÑONES, GEFFRY ENRIQUE ASESOR: CHAVEZ OCAMPO, JUAN Tesis para optar el Título de Ingeniero Electrónico Lima Perú 2012

2 ii

3 DEDICATORIA A mis padres y mi familia por el gran apoyo incondicional. iii

4 AGRADECIMIENTO A todas las personas que me dieron su apoyo y confianza durante estos años de estudio mi más profundo recuerdo.. iv

5 RESUMEN. El sistema de control de producción para maquinas tragamonedas vía transmisión y recepción de dato tiene como principal solución establecer un medio de comunicación entre operador- maquina teniendo como fin el control de datos en tiempo real, atacando principalmente los errores en la toma de datos en forma operaria contribuyendo a los ingresos y egresos de la empresa dedicada al entretenimiento digital de máquinas tragamonedas (TGM) que en este rubro se manejan diariamente los 365 días del año. Palabras Claves: TGM. v

6 ABSTRACT The production control system for slot machines via transmission and reception of data is key solution to provide a means of communication between the operator-machine having as its goal the control of real-time data, mainly attacking errors in the data collection form machine operator contributing to the income and expenditures of the digital entertainment company dedicated to slot machines (TGM) in this category are handled daily, 365 days a year Keywords: TGM. vi

7 ÍNDICE GENERAL ACTA DE SUSTENTACIÓN... ii DEDICATORIA... iii AGRADECIMIENTO... ivii RESUMEN... v ABSTRACT... vi ÍNDICE GENERAL... vii ÍNDICE DE TABLAS... x ÍNDICE DE FIGURAS... xi INTRODUCCIÓN... 1 Justificación y motivación... 2 Determinación del problema... 2 Formulación del problema... 3 Contribuciones de la investigación... 3 Planteamiento de las hipótesis... 4 Justificación de la investigación... 5 Limitaciones y facilidades... 6 Estado del arte... 7 CAPÍTULO 1: MARCO TEÓRICO Antecedentes de investigaciones anteriores Antecedentes modernas Fundamento teórico Electrónica Digital Etapa Acondicionadora de Señal Diodo rectificador Diodo rectificador de onda completa Optoacopladores Etapa fuente de alimentación Reguladores de voltaje vii

8 1.4.2 Reguladores de tensión fija de tres terminales Detector de voltaje Sensado de batería Habilitador de señal Etapa controladora de dato Microcontrolador Microcontrolador PIC 16F Memoria EEPROM Adaptador de interfase Comunicación RS Balanceo y desbalance de líneas Requerimientos de voltaje Comunicación RS-485 modo Half Duplex Topologia maestro / esclavo Diferencial transceiver de baja potencia de alta impedancia LTC Max CAPÍTULO 2: DISEÑO, SIMULACIÓN E IMPLEMENTACIÓN Diagrama de bloques de la tesis Maquina TGM Etapa acondicionadora de señal Etapa controladora de datos Adaptador de interface Diagrama de flujo Protocolo de comunicación CAPÍTULO 3: RESULTADOS Señales Adaptadora de interface Señales controladora de datos Comparaciones de los resultados Primer resultado Segundo resultado CONCLUSIÓN REFERENCIAS A N E X O S viii

9 Anexo A: normas relacionadas Anexo b: lista de principales símbolos Anexo C: Hoja de datos técnicos ix

10 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Ubicación general de la línea de investigación en el campo de la ingeniería electrónica... 2 Tabla 1.1:Tipos de reguladores de voltaje 78XX y 79XX Tabla 1.2:Tabla de verdad 74LS Tabla 1.3:Capacidades del PIC16F Tabla 1.4: Pines de funcion del IC 24C Tabla 3.1 Valores iníciales de la TGM Tabla 3.2 Valores del controlador de datos Tabla 3.3 Valores finales del día Tabla 3.4 Valores finales del controlador de datos Tabla 3.5 Valores de producción maquina tragamonedas Versus producción Tabla 3.6 Valores de producción Maquinas tragamonedas Versus Sistema controlador Tabla 3.7 Valores de producción de maquinas versus en controlador de datos de diferentes días Tabla 3.8 Resultados TGM versus Producción controlador x

11 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Contometro o Contador Mecanico Figura 1.2: Diferencia electronica analogica y la digital Figura 1.3: Etapas del rectificador Figura 1.4: Rectificador de onda completa o diodo puente Figura 1.5: Onda rectificada Figura 1.6: Rectificador de onda completa Figura 1.7: Opto-transistor PC Figura 1.8: Configuracion del regulador Figura 1.9: IC. reguladores de tension 78XX Figura 1.10: Diagrama esquematico del 2N Figura 1.11: Diagrama esquemático LM Figura 1.12: Circuito integrado 74LS Figura 1.13: Esquema del microcontrolador Figura 1.14: Pines del PIC16F Figura 1.15: Pines de memoria IC24C Figura 1.16: Línea no balanceado Figura 1.17: Línea Balanceada Figura 1.18: Modo half dúplex Figura 1.19: Topología maestro / esclavo Figura 1.20: Pines del LTC Figura 1.21: Conexiones del MAX Figura 2.1: Diagrama de bloques del sistema Figura 2.2: Acondiconador de señal Figura 2.3: Simulación del ingreso del pulso 12Vdc Figura 2.4: Valor de RX a 12Vdc Figura 2.5: Simulación del ingreso del pulso 24Vdc Figura 2.6: Valor de RX a 24Vdc Figura 2.7: Impreso del diseño del circuito acondicionador Figura 2.8: PCB Acondicionadora de señal Figura 2.9: Entrada de dato Figura 2.10: Etapa de fuente Figura 2.11: Etapa detectora de voltaje Figura 2.12: Etapa comparadora de voltaje (batería) Figura 2.13: Etapa selectora de datos Figura 2.14: Etapa controladora de datos Figura 2.15: Etapa de comunicación serial Figura 2.16: Impreso de diseño controladora de datos Figura 2.17: PCB Controladora de dato Figura 2.18: Circuito adaptador de interface Figura 2.19: PCB Adaptador de interface Figura 2.20: Formato de trama Figura 2-21 Trama de envió esclavo/ maestro 1a Figura 2.22: Trama de envió esclavo/maestro 1b Figura 2.23: CMD comando petición Figura 2.24: Información de contometros xi

12 Figura 2.25: Sistema de gestión on-line Figura 2.26: Cambios de configuración SIGO Figura 2.27: Comunicación entre controladora y servidor via terminal Figura 3.1: Señal del IC Max232 pin Figura 3.2: Señal del IC Max232 pin Figura 3.3: Señal del IC LTC1487 pin Figura 3.4: Señal del CI LTC1487 pin Figura 3.5: Señal de controladora de dato LTC1487 pin Figura 3.6: Señal de controladora de dato LTC1487 pin Figura 3.7 Porcentaje por día de su producción xii

13 INTRODUCCIÓN En el negocio del juego de azar (tragamonedas) hemos observado el gran crecimiento vertiginoso en estos últimos años así como el avance sustantivo de la tecnología que se aplica en este rubro. La gran demanda de estos juegos inteligentes se ha visto cada vez más explícita en todos los estratos sociales así como también la adquisición de datos que con lleva a tener un control de la producción de cada máquina tragamonedas por día. El control de manejo de la información fluida que nos brindan estos juegos son propios de la máquina ó fabricante por desarrollo de cada marca independientemente las cuales con el paso tiempo se han creado especulaciones y muchas veces errores, hasta demandas por las apuestas de los juegos de entretenimiento digital. Este con lleva a tener un registro de la producción y supervisión de cada máquina tragamonedas en tiempo real de su ingreso y egreso total de activos en juego. Las empresas dedicadas a este rubro gastan muchas sumas de dinero en la toma de datos en forma operaria a través de un personal calificado en toma de contometros y acceso a datos de la maquina propiamente dicha, la cual está expuesta a errores tomados es forma manual ya que muchas veces este se debe a tomas de datos a altas horas de la noche o el nuevo día (madrugada) la cual el personal tiende a tener errores en los números que se tomó de una máquina. Por esta razón, y por el altísimo error que se produce en la toma de datos de máquina que se presenta este proyecto como una alternativa de solución del presenta problema. 1

14 Justificación y motivación La toma de datos de maquina son requisito indispensable para producción de ganancia así como el control de ingresos y egresos se da la necesidad de implementar un sistema de control de producción de maquina tragamonedas esto se debe a los errores de operatividad del usuario en forma visual. Ubicación general de la línea de investigación en el campo de la ingeniería electrónica. PROGRAMA SUBPROGRAMA LINEA DE INVESTIGACION Electrónica digital. Control digital. Protocolo de comunicación y software. Tabla 1: Ubicación general de la línea de investigación en el campo de la ingeniería electrónica. Determinación del problema El entretenimiento digital y los avances tecnológicos referente al juego de azar ha incrementado notablemente en los últimos años tanto así que la tecnología y fabricación de nuevas maquinas tragamonedas manejan nuevos patrones y nuevos datos para su producción en sala de juego o casinos.. En el negocio del juego de azar específicamente para máquinas tragamonedas, la toma de datos a través de la máquina para su control de producción en forma visual es llevado por un operador o usuario, esto con lleva a errores en la toma de datos el cual lleva a realizar un control de datos a través de un sistema en tiempo real el cual me registre los datos en tiempo real de la producción de la máquina tragamonedas así llevando un período diario de su producción. 2

15 Formulación del problema La importancia de los datos de producción de maquina tragamonedas como respaldo a sus datos ya prefijados por maquina los cuales se lleva a cabo en forma operaria y al interés de tener como referencia estos datos de maquina como un respaldo de su producción, nos lleva a tener un control de la toma de datos y de su producción el cual es el enfoque de este proyecto presenta la importancia en la toma de datos de la producción de máquinas tragamonedas. El sistema consta con una etapa de procesar señales tomados de maquina a través de un transceptor que se encuentra gobernado por microcontrolador la cual dará a través de peticiones las cuales contenga la trama de solicitud que se ejecutaran estos datos a través de un protocolo propio comunicación que se ejecutara en tiempo real y este llevado a un periférico externo (máquinas tragamonedas) con el sistema que se encuentra en modo real visualizando y llevando un control de la producción que me da la capacidad de poder ver en forma real como va la producción de la maquina tragamonedas las veces que se solicite, así llevar un control de su producción no solo en forma operaria y en toma de fichas las cuales presentan muchos errores ya que en forma manual, si no también el respaldo del sistema de control de producción de maquinas tragamonedas vía transmisión y recepción de datos por ejemplo los contometros de entrada, salida, billeteros, pagos manuales, puerta de máquina etc. Contribuciones de la investigación Objetivos generales Contribución con el desarrollo socio económico de la industria nacional del país. La contribución es que el sistema dará un plan de control y supervisión de los entes de regulación en el juego de azar. 3

16 Contribución con la cultura de diseño del ámbito científico y empresarial del país. Diseñar y construir un prototipo de sistema en línea para máquinas tragamonedas (TGM) el cual sea capaz de controlar la producción de la máquina utilizando técnicas de programación, comunicaciones y la parte digital y a su vez fomentar la importancia del papel que cumplen las empresas en este negocio. Difusión del uso eficiente de los recursos y herramientas en el ámbito empresarial. Utilizar, involucrar y explotar adecuadamente los recursos, tecnológicos, informáticos, financieros, sector empresarial, dedicados a este rubro el juego de azar del país para su mejoramiento en su producción. Objetivos específicos Construir un método de comunicación entre operador y máquina en tiempo real de la producción de la máquina tragamonedas (TGM). Controlar y supervisar la producción de las máquinas así estableciendo parámetros en toma de datos para estandarizar dichos datos en el juego de azar. Elaborar y diseñar programas que puedan procesar la información dada por la máquinas tragamonedas (TGM) y llevarlo a un sistema de control de producción fácil y entendible de recolección de datos. Planteamiento de las hipótesis La comunicación entre operador-máquina se dará en tiempo real esto con lleva que la transmisión de datos de máquina TGM será tomada desde sus periféricos salida (contometros), los cuales la señales de cambio serán tomadas a través de un hardware el cual se dará por una tarjeta controladora la cual acedará la información proveniente de máquina para transmitirla en formas de tramas, para así tomando estas tramas y 4

17 llevándola a un protocolo de comunicación entre medio digital hacia un servidor ó administrador de línea para su representación gráfica. Cuando hablamos en forma gráfica nos referimos a un software que trabajará bajo un plataforma Linux, la cual va contener los patrones específicos de los eventos diarios que este caso son la producción de la máquina TGM para su visualización de estos eventos y dar un error mínimo en la toma de datos que son normalmente tomados en salas ó casinos de este rubro para así supervisar, ya en un futuro por las entes reguladoras de juego. Justificación de la investigación Por su naturaleza La naturaleza del proyecto es la Electrónica Digital. Se argumenta el proyecto por la programación aplicado a un lenguaje máquina y la comunicación digital y la aplicación hardware basado a la electrónica digital. Por su Magnitud El proyecto de investigación se implementara en un primer momento en forma local ó sede en la cuidad de lima y luego abarcará todo el territorio peruano, pudiendo extenderse a nivel mundial. Se justifica este proyecto de investigación por su magnitud y requerimiento de este debido a su gran alcance que tiene a nivel mundial en los juegos de Azar generalmente para rubro de tragamonedas. Por su práctica organizacional La investigación puede ser aplicada en el ámbito empresarial y superintendencia estatales en los recintos de juego (casino y tragamonedas). Este proyecto se justifica por la necesidad de llevar un control de datos en la producción de máquinas formando un orden para su desarrollo tecnológico que traerá muchos beneficios económicos. 5

18 Por su trascendencia Está investigación es en base a los sistemas on-line ya existentes ya en el mercado el cual da nuevas ideas pero aplicados a juego de azar (TGM), así desarrollando tecnología en este tipo de rubro. Por su economía Este proyecto tendrá una repercusión en el sector del juego de azar y las entes ó superintendencias del estado y en la sociedad debido a que evitará que sistemas mal regulados y por ende a suspicacias en temas del juego que en este mercado se malinterpretar como manipulación en los registros de datos de la producción. Limitaciones y facilidades Es necesario plantear las facilidades y limitaciones dentro de las cuales se realizará proyecto. Limitación teórica El proyecto de tesis estará limitada solo a tratar los siguientes temas relacionados al proyecto, como: funcionamiento del transmisión y recepción de dato del control de producción de maquinas tragamonedas y sus periféricos de control. Otra limitación teórica para llevar a cabo el a ejecución del mismo fue que no se logró encontrar proyectos de tesis de recolección de datos para este tipo de rubro en la parte electrónica en el juego de azar. Limitación temporal Su ejecución se inicia junio del 2011, y su posible término, en marzo del

19 Limitación espacial La investigación comprende el espacio geográfico en el juego de azar especialmente en casinos y tragamonedas implementación final se hará a nivel de prototipo. El diseño e implementación final se hará a nivel de prototipo, el escenario de pruebas será realizada en laboratorio. Facilidades Se cuenta con el apoyo del laboratorio taller técnico donde se implementará el escenario de pruebas para su demostración y con herramientas informáticas para hacer el diseño y simulación del prototipo. Estado del arte En los últimos años los avances en comunicaciones a través de red se han incrementado notoriamente gracias a las herramientas de internet y el sistema de intranet este se da a querer tener el flujo de información actualizada del día a día aplicando software nuevos y de gran envergadura. Este con lleva a realización de este proyecto que tiene como marco fundamental en la comunicación entre periféricos externos que este caso las maquinas TGM con un servidor o administrador de supervisión. El desarrollo de este sistema de supervisión y control de producción de máquinas TGM, como se explica es a través de recolección de información datos tomados de la maquina TGM para esto los datos son tomados directamente de los contometros mecánicos que tienen las maquinas tomando la señal de salida de estos pulsos que genera la excitación de la bobina interna de entre sus variedades para las maquinas TGM tenemos voltajes de 12Vdc, 24Vdc y 24vac los más usados en la industria del juego TGM. 7

20 Figura.1 Contometro o contador mecánico. (Figura aspecto físico del contador) El proyecto se distribuye de la siguiente manera para esto se muestra las etapas que competen dichos proceso tanto para el ingreso y como se maneja esta distribución según los bloques del sistema y cómo actúan dichos parámetros el cual se llevara a explicarse en forma muy general pero precisa de lo que se está desarrollando y como se va relacionar a este. 8

21 CAPÍTULO 1: MARCO TEÓRICO 1.1 Antecedentes de investigaciones anteriores Sistema de monitoreo y registro de máquinas de proceso industrial. (Cartago 2000) En la industria se trabaja con distintos tipos de máquinas, las cuales por distintos motivos deben detenerse para recibir mantenimiento ó reparación. Por lo general las empresas llevan un control estadístico de su producción, donde se incluye el rendimiento de su máquina y equipo. Sin embargo, estos datos no son actualizados constantemente, lo cual puede provocar una baja en la calidad del producto y atrasos en la producción. Para solventar este problema y tener estadísticas actualizadas del funcionamiento de cada máquina se diseñó y construyó un sistema de monitoreo y registro del estado de distintas maquinas industriales, el cual es capaz de comunicarse con una computadora y desplegar información del comportamiento de cada una de las máquinas. El circuito diseñado para monitorear cada una de las maquinas se basa en un microcontrolador PIC16f877. Cada m maquina monitoreada, se comunica por medio de un lazo RS485 con una computadora para llevar el registro de la información de cada máquina. Para poder transmitir y recibir datos por medio del puerto serie de la computadora se realizó un convertidor RS232 a RS485. El software desarrollado para llevar el registro de la información de cada una de las maquinas monitoreadas permite observar en detalle, el comportamiento diario de ellas. Para determinar si la máquina está trabajando, detenida la maquina ó recibiendo mantenimiento se tomada las señales de una torre de luces ubicada en la máquina. 9

22 1.1.1 Antecedentes modernas. Sistema de Monitoreo de Producción (2010) Es un sistema automático que permite el monitoreo y la planeación de la producción en tiempo real, el cual se basa en unidades inteligentes instaladas en cada máquina, unidad de trabajo, o celda de manufactura conectadas a un computador para el procesamiento y presentación de los datos. Además, cuenta con un sistema para el control de tiempos perdidos en producción o procesos por causas operacionales, técnicas ó administrativas, manejando el flujo de producción, bien sea continuo ó por lotes. Recolección automática de la información de producción y paradas de máquinas. Medición de eficiencias para cada máquina, grupo de máquinas, celda de manufactura operado o referencia. Procesamiento de órdenes de producción, permitiendo parar la producción una vez completada la orden. Este sistema permite determinar las verdaderas causas de los tiempos muertos en un sistema de producción y realizar los ajustes necesarios para mejorar estos procesos, optimizando la utilización de activos, maximizando la capacidad productiva de un sistema de manufactura existente, reduciendo el costo de manufactura por unidad. Permite aprovechar la capacidad oculta de la planta en la medida en que se reducen los tiempos muertos, los problemas de mantenimiento y los problemas de flujo de productos. Permite determinar la eficiencia de cada proceso e identifica los cuellos de botella de un sistema de producción. Reduce los costos de recolección de datos de tiempos muertos, debido a que no es necesario ingresar la información manualmente, a su vez que se genera información exacta, real y oportuna acerca del proceso, para ser usada en conjunto con programas de producción ó mantenimientos existentes como Justo a Tiempo, Calidad Total ó TPM. Optimiza los intervalos de mantenimiento mediante el uso de datos históricos, permitiendo al equipo de mantenimiento realizar un servicio cuando es necesitado y no basado únicamente en horas de operación o calendario. 10

23 1.2 Fundamento teórico Electrónica Digital INTRODUCCIÓN Al empezar en el tema en cuestión, vamos a dar una posible definición de la disciplina que vamos a tratar, así como su ámbito de acción. Una posible definición de Electrónica puede ser la ciencia que estudia los fenómenos relacionados con el transporte de carga eléctrica en medios materiales junto con la construcción de dispositivos, circuitos y sistemas basados en ellos. Esta ciencia se divide en dos grandes ramas: Analógica y Digital. La Electrónica Analógica es la Electrónica que trabaja con variables continuas de tal forma que un pequeño cambio en alguna variable puede producir un gran cambio en el comportamiento del circuito. Mientras la Electrónica Digital es la parte de la Electrónica que trabaja con variables discretas. Este hecho implica que un pequeño cambio en alguna de las variables del circuito (siempre que no cambie su valor discreto) no producirá un cambio apreciable en el comportamiento del circuito. Es decir, el comportamiento del circuito no depende del valor exacto de la señal. (Hermosa, 1997) En los circuitos electrónicos un mismo circuito electrónico, dependiendo de la zona de operación que interese, tiene su operación analógica y digital. En la figura 1.2 se muestra la forma de operación de un sistema electrónico típico. En esta forma de operación, podemos observar que en los extremos apenas existe un cambio en la señal de salida independientemente de la magnitud del cambio en la señal de entrada; estas son las zonas que le interesan a la rama digital de la Electrónica, ya que sin conocer el valor exacto de la señal de entrada podemos dar un valor de salida. 11

24 En cambio, la parte central se produce el caso contrario, es decir, para un pequeño cambio de la señal de entrada existe un gran cambio en la señal de salida; esta es la zona donde se interesa la rama analógica de la Electrónica, ya que debemos conocer exactamente el valor de la señal de entrada (su valor continuo) para poder dar un valor a la señal de salida. Una vez llegado a este punto, nos preguntamos por qué estudiar los circuitos digitales. La razón básica radica en el aumento de fiabilidad en el procesamiento y transmisión de la información ya que una pequeña degradación de la señal no influirá en su valor (o en su influencia como entrada en un circuito digital). A este motivo se le pueden añadir otros más, se dispone de un soporte matemático adecuado ya estudiado en la carrera de ingeniería, como son las álgebras discretas; existen tecnologías de fabricación adecuadas; contamos con una amplia distribución comercial debido a sus amplias aplicaciones en múltiples campos, etc. (Garza, 2006) Figura 1.2 Diferencia electrónica analógica y la digital. 1.3 Etapa Acondicionadora de Señal Diodo rectificador Los diodos rectificadores se usan principalmente en: circuitos rectificadores, circuitos fijadores, circuitos recortadores, diodos volantes. 12

25 Atendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de media onda, cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente, o de onda completa, donde ambos semiciclos son aprovechados. Son circuitos que convierten señales alternas en señales de una sola polaridad (positiva o negativa) Según su configuración es de media onda o de onda completa que es para este proyecto en sesión y según la fuente AC usada son monofásicos o polifásicos. Se muestra en la figura I.3. Una fuente con carga rectificada: Figura 1.3 Etapas del Rectificador Diodo rectificador de onda completa. Un Rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada en corriente continua de salida pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso no se utilizo en el proyecto debido a que se quiere obtener una salida de voltaje continuo para este propósito, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua. El rectificador de onda completa o puente de diodo sólo es necesario utilizar transformador si la tensión de salida debe tener un valor distinto de la tensión de entrada. Durante el semiciclo en que el punto superior del secundario del transformador es positivo con respecto al inferior de dicho secundario, la corriente circula a través del camino: Dado desde el punto superior del secundario el diodo D1 donde se da el (+) Resistencia de carga R (-) y el negativo diodo D4 punto inferior del secundario. 13

26 En el semiciclo siguiente, cuando el punto superior del secundario es negativo y el inferior positivo lo hará por: El punto inferior del secundario diodo D2 es (+) Resistencia de carga R (-) el diodo D3 punto superior del secundario. En este caso, vemos como circula corriente por la carga, en el mismo sentido, en los dos semiciclos, con lo que se aprovechan ambos y se obtiene una corriente rectificada más uniforme que en el caso del rectificador de media onda, donde durante un semiciclo se interrumpe la circulación de corriente por la carga. En ambos tipos de rectificadores de onda completa, la forma de onda de la corriente rectificada de salida, será la de una corriente continua punzante, pero con una frecuencia de pulso doble de la corriente alterna de alimentación figura 1.4. Figura 1.4 Rectificador de onda completa o diodo puente. La salida tiene la forma de una onda rectificada completa. Figura 1.5 Onda rectificada. Esta salida es pulsante y para allanar la onda se pone un condensador (capacitor) en paralelo con la carga. 14

27 Este capacitor se carga a la tensión máxima y se descargará por R mientras que la tensión de salida del secundario el transformador disminuye a cero ("0") voltios, y el ciclo se repite figura 1.6. (Varias, 1999) Figura 1.6 Rectificador de onda completa Optoacopladores Los Optoacopladores son conjuntos integrados de componentes que permiten el acoplamiento de señales desde un circuito a otro por medio de luz visible o infrarroja. Se les conoce también por el nombre de optoaisladores, debido a que los circuitos en acoplo permanecen en completo aislamiento eléctrico. Además de permitir aislamiento eléctrico entre dos circuitos, los optoacopladores son de reducido tamaño (vienen como ICs), son de reducido tamaño, muy confiables, de bajo precio y tienen total compatibilidad con los circuitos digitales. Todos los optoacopladores contienen un dispositivo emisor de señal luminosa (normalmente un diodo LED) y un dispositivo receptor de la misma señal (puede ser un fotodiodo, o un fototransistor, o un par de transistores en configuración fotod Arlington, o un fotofet, o un fotodiac, o un fotoscr o un fototriac o incluso una puerta fotosensible NAND de colector abierto). Su aplicación como interfaces entre circuitos digitales de una misma familia o entre circuitos digitales de distintas familias o entre un circuito digital y otro analógico (por ejemplo entre un circuito digital y un circuito analógico de carga de gran potencia o entre una fuente de tensión y un circuito digital). (Bastian, 2001) 15

28 Opto-transistor utilizado en el proyecto PC817: Figura 1.7 Opto-transistor PC817. ( ) 1.4 Etapa fuente de alimentación Reguladores de voltaje Un regulador de voltaje es un dispositivo electrónico diseñado con el objetivo de proteger aparatos eléctricos y electrónicos sensibles a variaciones de diferencia de potencial o voltaje y ruido existente en la corriente alterna de la distribución eléctrica. Los reguladores de tensión están presentes en las fuentes de alimentación de corriente continua reguladas, cuya misión es la de proporcionar una tensión constante a su salida. Un regulador de tensión eleva o disminuye la corriente para que el voltaje sea estable, es decir, para que el flujo de voltaje llegue a un aparato sin irregularidades. Figura 1.8 Configuracion del regulador. 16

29 En la figura 1.8 que se muestra es el tipo de configuración que maneja la mayoría de reguladores en este caso: IN: Entrada de voltaje. REF: Tierra / Ajuste. OUT: Salida de voltaje regulada. Por qué se da la necesidad de regulación de voltaje? La tensión que llega a las tomas de corriente en los hogares, no es adecuada, en general, para alimentar los aparatos electrónicos, ya que es una tensión cuyo valor y sentido de circulación cambia periódicamente. La mayoría de los circuitos electrónicos necesitan una tensión de menor amplitud y valor continuo en el tiempo. Lo primero que se hace es reducir esta tensión con un transformador, después se rectifica para que circule en un solo sentido, y luego se añade un filtro que absorberá las variaciones de tensión; todos estos bloques componen la fuente de alimentación regulada básica. Para circuitos más sensibles o para dar una alimentación de mayor calidad, se hace necesaria la inserción en la fuente de alimentación del bloque regulador de tensión, el cual va a proporcionar una tensión constante, además de disminuir el pequeño rizado que queda en la tensión tras pasar por el filtro. (Suarez, 1999) Figura 1.9 IC. reguladores de tension 78XX. La familia de los reguladores de voltaje 78XX es la denominación de una popular familia de reguladores de tensión positiva. Es un componente común en muchas. Tienen tres terminales (voltaje de entrada, tierra y voltaje de salida) y especificaciones similares 17

30 que sólo difieren en la tensión de salida suministrada o en la intensidad. La intensidad máxima depende del código intercalado tras los dos primeros dígitos. La tensión de alimentación debe ser un poco más de 2 voltios superior a la tensión que entrega el regulador y menor a 35 volts. Usualmente, el modelo estándar (TO220) soporta corrientes de hasta 1 Amp aunque hay diversos modelos en el mercado con corrientes que van desde los 0.1 Amp. El dispositivo posee como protección un limitador de corriente por cortocircuito, y además, otro limitador por temperatura que puede reducir el nivel de corriente Reguladores de tensión fija de tres terminales Estos tienen un terminal para la entrada no regulada, la salida regulada y la tierra o común y están ajustados a proporcionar una tensión de salida constante tal como +5Vdc, ó +12Vdc. En el universo de componentes y presentaciones de este tipo destacan la serie 78XX positivos o 79XX negativos. Los dos últimos dígitos indicados con XX nos indican la tensión de salida. Las versiones de baja potencia son accesibles en encapsulados de plástico y las de mayor potencias en encapsulados tipo TO 03 y TO 220 metálicos con corrientes de salida superiores a 1 Amp. (Suarez, 1999) 18

31 Tabla 1.1 Tipos de reguladores de voltaje 78XX y 79XX. (Voltaje y Corriente) ( ) Detector de voltaje La etapa del detector de voltaje esta complementado a través de un transistor 2N2222 tipo NPN el cual tiene una alta velocidad de conmutación o respuesta, que soporta una corriente colector hasta de 500ma. Este tipo de transistor se encuentra en varias partes del circuito como habilitador para determinar estados según su conmutación. ( ) Figura 1.10 Diagrama esquematico del 2N

32 1.4.4 Sensado de batería Comparador LM393 La serie LM193 o comparador dual de voltaje compensado consiste en dos comparadores independientes del voltaje de la precisión con una especificación del voltaje de la compensación de hasta sólo 2.0 mv. Máximos para dos comparadores que fueron diseñados específicamente para funcionar desde una sola fuente de alimentación sobre una amplia gama de voltajes. La operación de fuentes de alimentación de la fractura es también posible y el dren actual de la fuente de la energía baja es independiente de la magnitud del voltaje de fuente de alimentación. Estos comparadores también tienen una característica única en que la gama del voltaje del común-modo de la entrada incluye molido, aunque está funcionado desde un solo voltaje de fuente de alimentación. Las áreas de aplicación incluyen los comparadores de límite, convertidores de analógico a digital simples; pulso y generadores de retraso de tiempo, Contadores de tiempo del reloj del MOS; multivibradores y puertas de lógica digitales de alto voltaje. La serie LM193 fue diseñada para interconectar directamente con la TTL y el CMOs. Cuando está funcionada desde más y menos fuentes de alimentación, la serie LM193 interconectará directamente con lógica del MOS donde está una ventaja su dren de la energía baja distinta sobre comparadores estándar. ( ) Figura 1.11 Diagrama esquemático LM193. ( ) 20

33 1.4.5 Habilitador de señal Esta etapa está dada por el CI 74LS244 este circuito es un buffer de 3 estados, el cual mientras sus entradas están en alta impedancia no permite el paso de información y cuando son habilitadas a través de los pines de control permite el flujo de los datos de entrada a salida. Se divide en 2 grupos independientes de 4 entradas y salidas, los mismos que se los habilita con u nivel bajo de voltaje en los pines 1G y 2G. ( ) Figura 1.12 Circuito integrado 74LS244. Las entradas estan representadas con la letra A mientras que las salidas con la letra Y y su tabla de verdad siguiente: Figura 1.2 tabla de verdad CI 74LS244. ( ) 21

34 1.5 Etapa controladora de dato Microcontrolador Los microcontroladores también llamados PIC (Circuito Integrado Programable) son en el fondo procesadores similares a otros tipos, como por ejemplo la familia de los microprocesadores X86, 80486, Pentium y muchos otros que usan una arquitectura interna del tipo Von-Neumann. Este tipo de arquitectura los datos y la memoria del programa se encuentran en el mismo espacio de direcciones. En realidad un microprocesador y un microcontrolador no son la misma cosa. Los PICs son microcontroladores, es decir, una unidad que posee en su interior al microprocesador y a los elementos indispensables para que pueda funcionar como una minicomputadora en un solo chip. Un microprocesador es solamente la unidad central de procesos ó CPU, la memoria, los puertos y todos los demás periféricos son exteriores. La programación de un microprocesador es, por lo tanto, una tarea compleja porque deben controlarse todos estos dispositivos externos. Un microcontrolador integra la CPU y todos los periféricos en un mismo chip. El programador se desentiende de una gran cantidad de dispositivos y se concentra en el programa de trabajo. Esta circunstanciada lugar a una gran pérdida de tiempo porque los datos tienen que ser retirados de la memoria y llevados a la CPU (Unidad de Procesamiento Central) y viceversa. Esto significa que la computadora dedica la mayor parte del tiempo al transporte de datos de ida ó de vuelta, en lugar de usar este tiempo para trabajar sobre los datos. (Areny, 2007) 22

35 Los PICs emplean un conjunto de instrucciones del tipo RISC (conjunto de instrucciones reducido). Figura 1.13 Esquema del microcontrolador. En esta figura 1.14, vemos al microcontrolador metido dentro de un encapsulado de circuito integrado, con su procesador (CPU), buses, memoria, periféricos y puertos de entrada/salida. (Areny, 2007) (PICF648A, 2009) Fuera del encapsulado se ubican otros circuitos para completar periféricos internos y dispositivos que pueden conectarse a los pines de entrada/salida. También se conectarán a los pines del encapsulado la alimentación, tierra, circuito de completamiento del oscilador y otros circuitos necesarios para que el microcontrolador pueda trabajar. Las fuentes de interrupción varían con cada versión, y pueden ser por ejemplo: Interrupción externa por pin RB0/INT. Desborde del Timer 0 o RTCC. Cambio en el estado de los bits 4 a 7 del puerto B. Desborde del timer 1. Desborde del timer 2. Interrupción del capture/compare 1. Interrupción del capture/compare 2. Transmisión o recepción de un carácter por la interface serie sincrónica. 23

36 Transmisión o recepción de un carácter por la interface serie asincrónica. Fin de conversión A/D. Lectura y escritura del puerto paralelo de comunicación con otros microcontroladores. Escritura de EEPROM finalizada Microcontrolador PIC 16F648 El microcontrolador posee un gran avance de arquitectura RISC, teniendo nuevas mejoras de sus características básicas, contiene fuentes de interrupciones múltiples interna y externa. La independencia de instrucciones y el bus datos de la arquitectura Harvard permite un ancho de instrucciones de 14 bits de palabra y un ancho de 8 bit de instrucción de data. Maneja un total de 35 instrucciones (reduce instrucción set), están disponibles y complementados por un amplio conjunto de registros Estos dispositivos han integrado características para reducir los componentes externos, reduciendo así el costo del sistema, mejorando la fiabilidad del sistema y la reducción del consumo de energía. PIC16F648 contiene 8 configuraciones para oscilación. El único pin RC oscilador proporciona una solución de bajo costo. LP oscilador minimiza el consumo de energía, XT es un cristal estándar, y INTOSC es auto-contenida precisión dos velocidades oscilador interno. (PICF648A, 2009) Características más resaltantes: 16 pines I / O con control de dirección individual. Dos comparadores análogos. Voltaje referencial programable. Variable de referencia interna y externa. 24

37 Comparador de salida. Frecuencia de oscilación de 20Mhz. Memoria flash de programa de 4k. Comunicación serial USART. Memoria EEPROM 2k. Direccionamiento universal asíncrono/síncrono trasmisión y recepción. Figura 1.14 Pines del PIC16F648 Tabla 1.3 Capacidades del PIC16F648 (PICF648A, 2009) 25

38 1.5.3 Memoria EEPROM Las memorias como su nombre lo indica sirven para almacenar datos de utilidad en alguna aplicación particular. Las no-volátiles. Estas memorias como su nombre lo indica no pierden los datos almacenados aún sin estar alimentadas. Las comprenden la ROM, EPROM, PROM, EPROM, EEPROM y FLASH hasta el momento. La memoria EEPROM responde a Erasable Programmable Read Only Memory que se puede traducir como Memoria programable borrable de solo lectura. También se la conoce como E-2-PROM. Como su nombre sugiere, una EEPROM puede ser borrada y programada con impulsos eléctricos. Al ser una memoria que se puede gestionar por estos impulsos eléctricos, podemos realizar todas estas operaciones de reprogramación sin tener que desconectarla de la placa a la cual va conectada. Las EEPROM más nuevas no tiene datos almacenados en ellas y deben ser primero configuradas con un programador antes de ser usadas. La información almacenada dentro de este dispositivo puede permanecer durante años sin una fuente de energía eléctrica. Esta memoria puede ser borrada por medios electrónicos a través de una terminal conocida como Vpp. Los voltajes de borrado son de aprox. 13v. 26

39 Para el proyecto se uso la memoria EEPROM 24C01 el cual tiene una capacidad de 1kbit y dos entradas de bus serial necesario para el control de guardar configuraciones del programa. ( ) Figura 1.15 Pines de memoria IC24C01. Tabla de pines de funcion: Tabla 1.4 Pines de funcion del IC24C01. ( ) 27

40 1.6 Adaptador de interfase Comunicación RS-485 Cuando se necesita transmitir a largas distancias o con más altas velocidades que RS-232, RS-485 es la solución. Utilizando enlaces con RS-485 no hay limitación á conectar tan solo dos dispositivos. Dependiendo de la distancia, velocidad de transmisión y los circuitos integrados que utilicemos, se pueden conectar hasta 256 nodos con un simple par de cables. Esta interface tiene muchas ventajas con respecto a RS 232, entre las cuales se mencionan Bajo costo Los Circuitos Integrados para trasmitir y recibir son baratos y solo requieren una fuente de +5V para poder generar una diferencia mínima de 1.5v entre las salidas diferenciales. En contraste con RS-232 que en algunos casos requiere de fuentes dobles para alimentar algunos circuitos integrados. Capacidad de interconexión RS-485 es una interfase multi-enlace con la capacidad de poder tener múltiples transmisores y receptores. Con una alta impedancia receptora, los enlaces con RS-485 pueden llegar a tener a lo máximo hasta 256 dispositivos. Longitud de enlace En un enlace RS-485 puede tener hasta 4000 pies de longitud o aproximadamente 1.2 km, comparado con RS-232 que tiene unos límites típicos de 50 a 100 pies Rapidez La razón de bits puede ser tan alta como 10 Mega bits/ segundo. (protocolo RS-485, 2012 web) 28

41 1.6.2 Balanceo y desbalance de líneas La razón de poder transmitir a largas distancia con RS-485 es porque utiliza el balanceo de líneas. Cada señal tiene dedicados un par de cables, sobre uno de ellos se encontrará un voltaje y en el otro se estará su complemento, de esta forma, el receptor responde a la diferencia entre voltajes. Figura 1.16 Línea no balanceado. La ventaja de las líneas balanceadas es su inmunidad al ruido. Figura 1.17 Línea Balanceada. En cuanto a las líneas balanceadas (Figura 1.18) la RS-485 designa a estas dos líneas como A y B. En el controlador TX, una entrada alta TTL causa que la línea A sea más positiva (+) que la línea B, mientras que un bajo en lógica TTL causa que la línea B sea más positiva (+) que la línea A. Por otra parte en el controlador de recepción RX, si la entrada A es más positiva que la entrada B, la salida lógica TTL será 1 y si la entrada B es más (+) que la entrada A, la salida lógica TTL será un 0. 29

42 1.6.3 Requerimientos de voltaje Las interfases típicas RS-485 utilizan una fuente de + 5 Vdc, pero lo niveles lógicos de los transmisores y receptores no operan a niveles estándares de +5Vdc o voltajes lógicos CMOS. Para una salida válida, la diferencia entre las salidas A y B debe ser al menos +1.5V. Si la interfase está perfectamente balanceada, las salidas estarán desfasadas igualmente a un medio de la fuente de Voltaje. En el receptor RS-485, la diferencia de voltaje entre las entradas A y B necesita ser 0.2V. Si A es al menos 0.2 Vdc más positiva que B, el receptor ve un 1 lógico y si B es al menos 0.2 Vdc más positivo que A, el receptor ve un 0 lógico. Si la diferencia entre A y B es menor a 0.2v, el nivel lógico es indefinido. Si esto ocurre habría un error en la transmisión y recepción de la información o dato. La diferencia entre los requerimientos del Transmisor y el Receptor pueden tener un margen de ruido de 1.3Vdc. La señal diferencial puede atenuarse o tener picos de largo como de 1.3Vdc, y aun así el receptor vera el nivel lógico correcto. El margen de ruido es menor que el de un enlace RS-232, no hay que olvidar que RS- 485 maneja señales diferenciales y que cancela la mayoría del ruido a través de su enlace. El total de corriente utilizada por un enlace RS-485 puede variar debido a las impedancias de los componentes, incluyendo los Transmisores, Receptores, cables y la terminación de los componentes. Una baja impedancia a la salida del Transmisor y una baja impedancia en los cables, facilitan los cambios de nivel y asegura que el receptor vea la señal, no importa cuán larga sea la línea de transmisión. Una alta impedancia en el receptor decrementa la corriente en el enlace e incrementa la vida de la fuentes de voltaje. (protocolo RS-485, 2012 web) 30

43 La terminación de los componentes, cuando se utiliza tiene un gran efecto sobre la corriente en el enlace. Muchos enlaces con RS-485 tienen una resistencia de 120 Ohms a través de las líneas A y B en cada extremo de la línea. Por lo tanto cada, enlace tiene dos terminales Comunicación RS-485 modo Half Duplex El término Half Duplex en un sistema de comunicación se refiere, a que solamente en un tiempo determinado, el sistema puede transmitir o recibir información, sin embargo no lo puede hacer al mismo tiempo. En muchos enlaces del tipo RS-485 se comparte el BUS. Este modo permite la transmisión desde el extremo receptor de la información, sobre el estado de dicho receptor y sobre la calidad de la información recibida por lo que permite así la realización de procedimientos de detección y corrección de errores. Figura 1.18 Modo half dúplex. 31

44 Como se puede observar en la figura 1.19 existe una línea de control, la cual habilita a los controladores en un solo sentido. Por lo tanto, se debe tener cuidado de no transmitir y recibir al mismo tiempo, ya que se podría crear una superposición de información Topología maestro / esclavo Figura 1.19 Topología maestro / esclavo En la siguiente figura 1.20 se muestra cómo es posible utilizar la comunicación half Duplex con múltiples nodos trasmisores y receptores. En este arreglo del tipo maestro / esclavo, se pondrá como ejemplo que el Dispo. 1 es el maestro, por lo tanto tiene el control de la red y el asigna el permiso para transmitir. Un par de cables están conectados del nodo trasmisor Maestro a todos los controladores receptores esclavos. En el otro sentido, un par de cables conectan a todos los esclavos al receptor del Maestro. Todos los esclavos deben leer lo que el maestro envía, pero solo uno va a poder responder y lo hace a través de los cables opuestos. (protocolo RS-485, 2012 web) (Tutorial del Protocolo RS-232, 2012 web) 32

45 1.6.6 Diferencial transceiver de baja potencia de alta impedancia LTC 1487 El LTC1487 es un transceiver deferencial de baja potencia de línea diseñado con entradas de alta impedancia que permite hasta 256 transceptores para compartir un mismo bus el cual cumple con los requisitos del RS485. El transmisor y el receptor están equipados con salidas de 3 estados, con el controlador de salidas de alta impedancia mantienen sobre todo el rango de modo común. El LTC1487 está totalmente especificado en rango de temperatura comercial y esta disponible en IC de 8 pines. ( ) Sus pines son los siguientes: (protocolo RS-485, en linea) Figura 1.20 Pines del LTC1487. ( ) o RO (Pin 1) : Salida del receptor. o RE (Pin 2) : Activar salida del receptor. o DE (Pin 3) : Activar controlador de salida. o DI (Pin 4) : entrada de transmisor. o A (Pin 6) : controlador de salida / entrada al receptor. o B (Pin 7) : controlador de salida / entrada al receptor. o Vcc (Pin 8) : Alimentacion positiva 4.75Vdc a 5.25Vdc. 33

46 1.6.7 Max232 Cuando se transmite información a través de una línea serie es necesario utilizar un sistema de codificación que permita resolver los siguientes problemas: Sincronización de bits: El receptor necesita saber donde comienza y donde termina cada bit en la señal recibida para efectuar el muestreo de la misma en el centro del intervalo de cada símbolo (bit para señales binarias). Sincronización del carácter: La información serie se transmite por definición bit a bit, pero la misma tiene sentido en palabras o bytes. Sincronización del mensaje: Es necesario conocer el inicio y fin de una cadena de caracteres por parte del receptor para, por ejemplo, detectar algún error en la comunicación de un mensaje. La velocidad de transmisión de datos es expresada en bits por segundo o baudios. El baudio es un concepto más general que bit por segundo. El primero queda definido como el número de estados de la señal por segundo, si sólo existe dos estados (que pueden ser representados por un bit, que identifica dos unidades de información) entonces baudio es equivalente a bit por segundo. Baudio y bit por segundo se diferencian cuando es necesario más de un bit para representar más de dos estados de la señal. (Tutorial del Protocolo RS-232, 2012 web) La mayoría de los dispositivos especializados para la comunicación pueden transferir información tanto en full duplex como en half dúplex (el modo simplex es un caso especial dentro de half duplex). 34

47 Existen dos modos básicos para realizar la transmisión de datos y son: Modo asíncrono. Modo síncrono. Las transmisiones asíncronas son aquellas en que los bits que constituyen el código de un carácter se emiten con la ayuda de impulsos suplementarios que permiten mantener en sincronismo los dos extremos. En las transmisiones síncronas los caracteres se transmiten consecutivamente, no existiendo ni bit de inicio ni bit de parada entre los caracteres, estando dividida la corriente de caracteres en bloques, enviándose una secuencia de sincronización al inicio de cada bloque. La transmisión asíncrona que vamos a ver es la definida por la norma RS232, en la que profundizaremos más adelante y que se basa en las siguientes reglas: Cuando no se envían datos por la línea, ésta se mantiene en estado alto (1). Cuando se desea transmitir un carácter, se envía primero un bit de inicio que pone la línea ha estado bajo (0) durante el tiempo de un bit. Durante la transmisión, si la línea está a nivel bajo, se envía un 0 y si está a nivel alto se envía un 1. A continuación se envían todos los bits del mensaje a transmitir con los intervalos que marca el reloj de transmisión. Por convenio se transmiten entre 5 y 8 bits. Se envía primero el bit menos significativo, siendo el más significativo el último en enviarse. A continuación del último bit del mensaje se envía el bit (o los bits) del final que hace que la línea se ponga a 1 por lo menos durante el tiempo mínimo de un bit. Estos bits pueden ser un bit de paridad para detectar errores y el bit o bits de stop, que indican el fin de la transmisión de un carácter. 35

48 El terminal para transmitir datos (TXD) es utilizado para transferir datos del DTE (Equipo terminal de datos) al DCE (Equipo de terminación de datos), por lo que debe ser conectado a la línea receptora serie del periférico. De manera idéntica la línea receptora de datos (RXD) debe ser conectada a la línea transmisora del periférico. (Tutorial del Protocolo RS-232, 2012 web) Para convertir TTL a RS232 se pueden usar circuitos típicos de transistores y diodos discretos o los circuitos integrados, sin embargo, existe un circuito integrado muy popular que permite esta conversión. El MAX232 es un conversor de nivel TTL/RS232. Sólo es necesario este circuito integrado y 4 condensadores. La interfaz mínima con el MAX232 entre un dispositivo con salida serie TTL o CMOS y el conector RS232 El MAX232 dispone internamente de 4 conversores de niveles TTL al estándar RS232 y viceversa, para comunicación serie como los usados en los ordenadores, el COM1 y el COM2. ( ) Figura 1.21 Conexiones del MAX232. (Tutorial del Protocolo RS-232, 2012 web) Las conexiones los condensadores de 100nf puede alcanzar velocidades de 64kbps si se colocan 1 uf llega a velocidades 120kbps. ( ) 36

49 CAPÍTULO 2: DISEÑO, SIMULACIÓN E IMPLEMENTACIÓN 2.1 Diagrama de bloques de la tesis El siguiente diagrama de bloque se quiere plasmar específicamente la elaboración del proyecto de tesis así como los avances que se han ido desarrollando en estos meses lo que responde al proyecto. Estos son los puntos a detallar sobre el avance del proyecto los cuales cada bloque justifica el desarrollo el cual se detallara en los bloques específicos su trabajo y se expandirá en su detalle que por ende serán persuasivos de lo que se quiere desarrollar. Estos son los objetivos que se plantaron al inicio de este proyecto y los cuales se refiere al desarrollo del cual: Construir un método de comunicación entre operador y máquina en tiempo real de la producción de la máquina tragamonedas (TGM). Controlar y supervisar la producción de las máquinas así estableciendo parámetros en toma de datos para estandarizar dichos datos en el juego de azar. Elaborar y diseñar programas que puedan procesar la información dada por la máquinas tragamonedas (TGM) y llevarlo a un sistema de control de producción fácil y entendible de recolección de datos. Estos son los puntos que se dieron al iniciar el proyecto de tesis en el ciclo pasado los cuales hasta el momento siguen su proceso, en este diagrama de bloques se darán las partes de todo el proyecto y los avances hasta el momento para su discusión tanto en la parte del diseño y otros puntos que no están en el diagrama como por ejemplo el diseño de las placas en detalle del circuito diseñado y como se está llevando a realizar cada bloque y su descripción del suceso que se quiere plasmar. 37

50 Figura 2.1 Diagrama de bloques del sistema. 2.2 Maquina TGM La máquina TGM es aquella que se tomara los eventos realizados en función, básicamente se tomara las señales de salida de los contometros mecánicos los cuales llevan la información de la producción de la maquinas los cuales son cuatro señales básicas para su cálculo de proporción este son el contador de entrada, contador de salida, pago manual, y el billetero o billetes todos estos son ingresos y salidas de maquina ya sea en forma de billetes o de monedas o fichas que se manejan en sala tragamonedas o casinos. Como se ve en la figura 2.1 del diagrama del sistemas que provee la maquina TGM son señales del tipo análoga en Vac y también niveles de voltaje en Vdc tanto señales negativas como positivas como ya se mencionó estos contometros que por fabricación y diseño son comercialmente de valores de voltaje 24Vac y de 12Vac y también de 12Vdc 38

51 estos voltaje son ya por marca o tipo de maquina o por diseño del fabricante la cual se recolectara estas señales para así enviarlo a la etapa de acondicionamiento de señales. 2.3 Etapa acondicionadora de señal Esta etapa se encarga de acondicionar la señal de la máquina tragamonedas para que el circuito controlador lo pueda entender y procesar. Este un circuito es especialmente diseñado para diferentes marcas y modelos de maquina TGM esto quiere decir que las señales proveniente de la TGM pueden ser los niveles ya indicados en punto anterior. Las señales eléctricas alternas y continuas como se muestran el diagrama en bloques principal señales de 24Vac, 12Vdc y -12Vdc ingresan por un diodo tipo puente donde la señal es rectificada en todo su periodo, este punto se tomo en consideración ya que las TGM no todas las señales tomadas en maquina son voltaje continuo hay maquinas que por diseño manejan voltajes alternos no mayores a 24 Vac proveniente del contometro mecanico en su cambio de estado es por esto se aplica un puente de diodo para su conversión si en el caso estuviéramos trabajando con voltaje alterno ya que para voltaje continuo la señal o el pulso que generado por el contomentro es totalmente lineal y no presenta ninguna rectificación y deja pasar el voltaje debido a la polaridad de un solo diodo, ingresando posteriormente a un filtro pasivo RC; finalmente la señal filtrada ingresa a un opto acoplador (el cual aísla eléctricamente la tarjeta acondicionador de la tarjeta controlador de datos esto quiere decir aislar la parte analógica de la digital) en donde el foto transistor al detectar la emisión de luz generado por del diodo emisor entra en saturación el transistor y se obtiene de salida aprox. 5Vdc el optoacoplador que se tomo para el diseño es PC817 la cual se quiere tomar como señal para la etapa controladora de datos así obteniendo dos niveles 0 y 5Vdc expresados en forma binaria 0 y 1 para este propósito. 39

52 Figura 2.2 Acondiconador de señal. Aquí se puede apreciar Figura 2.2 que el conector J1 se podrán acceder hasta 3 señales ya que originalmente el proyecto está en si para poder convertir 6 señales de maquinas las cuales también son datos de producción los cuales son 6 pulsos en su toma de datos pero en este caso solo tratara 3 señales muy importantes en la producción de la maquina como es el contador entrada de monedas, contador de salida de monedas y contador de los pagos manuales o acumulativos por giro de llave del operador de la maquina. Y la salida va por el conector J2 al controlador de datos. Este desarrollo de la parte circuital se llevo a cabo mediante un software editor grafico para el manejo de desarrollo de placas Easily Applicable Graphical Layout Editor (EAGLE). 40

53 2.4 Simulación y cálculo del acondicionador de señal Se desarrollo el cálculo para el diseño de la etapa acondicionadora y simulación para obtener los resultados siguientes tomando como datos valores prefijados por diseño de los dispositivos que en este caso de circuito integrado PC817 optotransistor para su funcionamiento optimo. Figura 2.3 Simulación del ingreso del pulso 12Vdc. En la figura 2.3 se observa el puente diodo que para este propósito se empleo ya que los voltaje de maquina son voltaje directo y alterno que provienen de los contometros pero cabe indicar que solo estos voltaje presentan en algunas marcas me refiere a los voltajes de señal tipo sinusoidal los cuales rectifican y se filtran obteniendo los mismo resultados como pruebas en von voltaje continuo, como se observa se empleo un voltaje de 12Vdc los cuales a través del divisor de R1 y R2 los cuales se le dio una resistencia 1KΩ para poder obtener la mitad de la entrada. El voltaje de entrada es: 12Vdc. Voltaje de salida después del puente de diodo = 12Vdc -1.4Vdc= 10.6Vdc. El voltaje de 1.4 Vdc es voltaje de caída en los diodos que están trabajando tanto para etapa positiva y negativa. 41

54 Figura 2.4 Valor de RX a 12Vdc. Como se puede observar en el D1 según las características de manual del PC817 sus valores máximos son los siguientes lo cuales se dieron para poder hallar el valor de la resistencia RX: El diodo interno maneja los siguientes parámetros: Potencia Max de disipación = 70mw. Corriente directa =50ma. Teniendo estos valores de características que soporta el diodo se halla la caída de tensión: Vdiodo = Potencia Max disipación / Corriente directa = 70mw/50ma = 1.4V. Con este resultado obtenemos la caída de tensión en RX: VRX= 5.3V-Vdiodo = 5.3V-1.4V= 3.9V. RX= VRX/Corriente directa =3.9/50mw= 78Ω. E la entrada con un voltaje de pulso de 24Vdc: Voltaje de salida después del puente de diodo = 24Vdc -1.4Vdc= 22.6Vdc. 42

55 Figura 2.5 Simulación del ingreso del pulso 24Vdc. Figura 2.6 Valor de RX a 24Vdc. El diodo interno maneja los siguientes parámetros: Potencia Max de disipación = 70mw. Corriente directa =50ma. Teniendo estos valores de características que soporta el diodo se halla la caída de tensión: Vdiodo = Potencia Max disipación / Corriente directa = 70mw/50ma = 1.4V. Con este resultado obtenemos la caída de tensión en RX: VRX= 11.3V-Vdiodo = 11.3V-1.4V= 9.9V. RX= VRX/Corriente directa =9.9/50mw= 198Ω. 43

56 Con estos valores de protección para el diseño con el PC817 los rangos más próximos eran 220Ω pero por seguridad a alguna alteración en los pulsos mayores a 24Vdc se instalo una resistencia 490Ω más del doble para su resguardo de alterar o cruzar al diodo interno del PC817. Este el término del circuito a la placa la cual se llevo a cabo para su determinación y función a su trabajo: Figura 2.7 Impreso del diseño del circuito acondicionador. Termino de la PCB del acondicionador de señal. Figura 2.8 PCB Acondicionadora de señal. 44

57 2.5 Etapa controladora de datos Esta etapa del bloque es la más referencial ya que en ella contara con el programa a ejecutor y interpretar los datos para así poder transmitir y también recepcionar los datos en tiempo real o refiriendo a sistema on-line. Básicamente trabajamos con un microcontrolador 16F648a de microchip la cual nos proporciona las facilidades ya que contiene en su detalle instrucciones que nos facilitara la transmisión en modo serial y su capacidad también de poder almacenar datos en su memoria interna, y así también poder almacenar información en memoria externa de ella ya que contaremos con datos los cuales son datos muy importantes de la producción de la maquina y no perder estos datos ya sea por falta de fluido eléctrico y también darnos una pequeña autonomía mientras no fluya energía eléctrica para su pérdida de información y los datos poder ser guardados en su ultima transmisión las maquinas esta etapa es la más extensa a detallar ya que ella contara con muchas etapas dentro de ella. Detallando el bloque controladora de datos y su etapa circuital: Figura 2.9 Entrada de dato. En la Figura.2.5 del circuito tenemos entradas de datos de la tarjeta acondicionadora de señal en este circuito los conectores J3 y J8 son de entrada cada conector maneja 3 señales diferentes de provenientes de la tarjeta acondicionadora para este caso solo estamos tomando 3 señales pero en si tiene la capacidad de ampliar mas entradas de datos que proporcione información de la producción de la maquina tiene como entrada pull down esto indica que las resistencia 4.7 kω están a tierra lo que significa que la señal proveniente de la tarjeta acondicionadora entre sin ningún interferencia es por ello 45

58 mientras no hay nivel de voltaje en sus pines de entrada el nivel será de 0 Volts y no entremos al rango indefinido la señal a tratar. Figura 2.10 Etapa de fuente. Esta es la etapa de fuente figura 2.6 que está gobernada por puente diodo rectificador de onda completa en conector J6 es la entrada de voltaje alterno se trabaja con un transformador de 220Vac / 18vac a 0.5 amp necesarios para la alimentación del circuito luego un filtrado por C6 el cual me un aproximado de 17Vdc, como se puede apreciar el voltaje va a un regulador de 12Vdc LM7812 con su circuito en referencia al manual del regulador para cálculos de los condensadores dentro de los márgenes que me indica del regulador C7, un diodo led D6 para visualizar el voltaje de salida 12Vdc en el grafico se observa el detector de voltaje que es básicamente el seguimiento del voltaje que indicara si hay voltaje que se requiere en el circuito o la etapa a suministrar, el circuito contara con respaldo en el caso de que no haya energía o voltaje en la tarjeta para ello se tendrá una batería 9Vdc como respaldo por el corto temporal esto nos proporciona un tiempo de autonomía para poder guardar datos últimos de maquina ya que serán fuente primordial para la producción por ende el trabajo del diodo D4 para su paso de este voltaje de respaldo. 46

59 La etapa de fuente consta también de un regulador de 5Vdc para alimentación del IC TTL que se están usando según características técnicas de cada uno este también se puede visualizar por medio del led D7, los 12Vdc son para la alimentación de operacionales que trabajan en modo de comparación de voltaje para su función. Figura 2.11 Etapa detectora de voltaje. El detector voltaje figura 2.7 que se aprecie en la grafica es el voltaje proveniente de la salida del regulador de 12Vdc el cual a través R18 y R19 realizan un divisor de voltaje de tal manera que al inyectar el voltaje en la base Q2 este se sature y me indique por led D3 que hay voltaje de 5Vdc el cual se tomara este nivel como ingreso de parámetro de sensado en el programa principal es un dato más que le programa de control indicara (software). 47

60 Figura 2.12 Etapa comparadora de voltaje (batería). La etapa comparadora figura 2.8 su función es de sensar los niveles de voltaje de 12Vdc y entre en funcionamiento la batería y esta a su vez nos proporcione un nivel el cual se tomara como dato para el programa, gobernado por el integrado LM193 se puede observar que trabaja a niveles referenciales y por tanto en función a la batería ya que esta indicara en qué momento entrara en función el estado de batería siempre y cuando no presente voltaje de fuente por un corte de fluido eléctrico y a su vez indique al programa que estamos en modo batería el cual se determinara el programa estos comparadores están en modo no inversor y inversor y seguidor la cual dará la saturación a la base Q3 indicando que está en modo batería visualizando por led D9. 48

61 Figura 2.13 Etapa selectora de datos. Esta es la etapa de selectora tanto para los datos externos y los datos de sensado del programa como se puede observar en la Figura 2.9 los datos externos ingresan a través de J4 son 3 señales opcionales para el control de la maquina como por ejemplo para poder detectar si la puerta está abierta o el compartimiento de billetero está mal cerrado o detección de puertas lógicas de las tarjetas principales de juego son datos que también son parte de maquina pero no producción pero también se puede tomar un control de habilitación de la maquinas para su respuesta optima esta entradas están modo pull down para no generar rango indefinido en su entrada de voltaje están señales son tomadas a la entrada 74LS244 buffer triestado de sus pines, así también las señales de detección de voltaje, batería 5V, pulsador sw1 Para dar un reset a los temporizadores internos del microcontrolador cual es la función del 74ls244 es un transeiver o buffer de alta impedancia que trabaja según la especificaciones del programa básicamente se encuentra gobernado por selector Mulx que van a la compuertas de habilitación del paso de señal separando las señales tanto de datos externos con la señales de sensado interno en la grafica estos trabajara según su configuración según fabricante en el sistema esta señal será previamente dada por el programa en un momento leerá los puertos externos y en otro momento leerá los datos internos los cuales llevan el nombre DATO MULX, estos datos se dirigen al microcontrolador a los puertos ya prefijados en las variables que 49

62 se van utilizar esta habilitación se a través del transistor Q1 ya que se activaran dicha compuertas que trabaja como un habilitador en estado bajo ya que por medio del programas este se comportara en estado bajo o alto según el requerimiento que se necesite pero su habilitación por compuerta es de 0v de tal manera que sea secuencial ya que sería un problema que los dos señales se detecte ten al mismo tiempo ya que el transistor y creen un conflicto al envió de estos datos. Figura 2.14 Etapa controladora de datos Esta etapa es la controladora de datos Figura 2.10 gobernada por el microccontrolador PIC16F648 el cual contiene el programa y la ejecución de todas las rutinas del sistema y la transmisión y recepción de los datos, el cual las señales que se están ingresando como toma de datos y valores de aplicación en base al programa como se puede observar los pines de control de sensado para leer por puerto son 6 datos ya justificados anteriormente ya que el sistema soporta hasta 6 señales proveniente de maquina las cuales nos provee la producción de maquina como se puede ver el grafico los pines (1,2,3,4,11,12) son los prescritos se observa los DATO MULX los cuales llevan las 50

63 señales de las entradas datos externos ya explicado anteriormente y las señales de voltaje y sensado de batería y reset las cuales se habilitan a través de los pines (10,17,18,) los cuales se estarán sensando secuencialmente el cual gobernado por la salida Selector Mulx el cual determinara que señal será tomada en base a su orden en el programa, pin 6 TX/RX el cual estará dando en forma bidireccional en qué momento se transmitir y en qué momento se recepcionar estas señales provienen tanto del maestro o servidor y el caso el pic se comporta como esclavo determinando en modo asíncrono tanto petición de maestro en qué momento se requiere la información guardada en el, esta señal es habilitada por software. Tenemos la señal de Selector TX/RX esta señal es la que indicara en qué momento se va requerir la petición de envió de datos al maestro así como el maestro pregunta al esclavo esta señal dada únicamente por medio del programa y esta petición es dada por el administrador o servidor en control a través pin 7. Tenemos también los pines de control para el acceso de data tanto en forma interna como externa ya que el sistema contara con una memoria externa aparte de su memoria interna del PIC para esto se está trabajando con una memoria externa de 1kbits para guardar información proveniente de los datos tomados de contometros en el caso que sufriera de algún desperfecto y poder retomar dichos datos guardados los pines de control Reloj de memoria, Datos de memoria (pin 8 y 9) los cuales tendrán su función de guardar los eventos realizados. Figura 2.15 Etapa de comunicación serial. 51

64 Esta etapa está gobernada por LTC1487 el cual es transceiver comunicación RS485 bus diferencial el propósito de este integrado es de dar plena seguridad al transmitir los datos a distancias largas como máximo 1200 metros su capacidad máxima y puede controlar hasta 256 dispositivos o receptores o mejor dicho en este caso maquinas tragamonedas para una área de un casino muy grande por este motivo se eligió este dispositivo por su gran versatilidad y aplicaciones de uso industrial pero en este proyecto se tomo por la aplicación que tiene de señal ruido es muy vulnerable al ruido ya que contiene composición interna líneas de balancea diferencial que ayuda a poder eliminar cualquier perturbación en el envió al bajo voltaje en sus pines de transmisión y recepción como se puede observar en la Figura 2.12 tenemos una señal de Tx/Rx que una señal ya explicada en la figura anterior la cual controla los pines 1 y 4 para su recepción o transmisión indicando en qué momento se va transmitir o recepcionar los pines 2 y 3 son de control ya que ellos seleccionar si hay transmisión o recepción de la señal enviada o a petición del maestro al esclavo o viceversa como se puede observar tenemos visualizadores tanto los led D1 indica que se transfiriendo o recibiendo de esta manera se puede podemos observar que la información se está enviando o recepcionando igualmente el selector tx/rx indicara en qué momento se enviara la información o recibirá la información tenemos también un J2 este jumper solo tiene su función de indicar el ultima maquina que quiere decir el ultimo dispositivo a controlar en maquina el tipo de transmisión en modo asíncrono esto quiere decir en el momento que solo deseen comunicarse no necesitan de un reloj para controlar la comunicación ya que es comunicación half dúplex o tipo maestro esclavo, el cual el maestro indica a cada esclavo a petición del requerimiento que se dé en ese momento. Hay diferentes tipos de transmisión pero se eligió este tipo de transmisión que es muy usada para la parte industrial pero se acomoda al proyecto ya que lo que se quiere generar es una comunicación totalmente transparente sin problemas y sin perdidas ya sean por factores de ruido y distancia y la parte costo ya que estos dispositivos se encuentran en mercado electrónico y no hay necesidad de importarlo ya que sus aplicaciones son muy versátiles. El proyecto durante este tiempo se fue cambiando algunos parámetros más que todo en la parte programación por en la parte de hardware por experiencia en lo personal hay sistemas on-line mucho más robustos este sistema es un sistema on-line clásico lo que 52

65 quiere dar como solución a las expectativas del mercado ya en rubro de tragamonedas hay mucha variedad y deferentes costos y sobre todo dar la seguridad de la información que se está detallando en el día a día. Figura 2.16 Impreso de diseño controladora de datos Figura 2.17 PCB Controladora de dato. 53

66 2.6 Adaptador de interface El adaptador de interface es también de comunicación rs485 también compuesto por un LTC1487 el cual transmitirá y recepcionara las señales provenientes tanto del acondicionador de señales así como también dela administrador o maestro PC el cual solicitara información del estados actuales que se están dando los contometros de modo que la transmisión es a través de dos líneas que maneja el LTC1487 las cuales nos proporcionan en nivel de voltaje la señales a recibir y también transmitir se utiliza también para poder tener conexión entre el periférico y la computadora o administrador un protocolo RS232 el cual me proporciona los cambios de nivel de voltaje ya que manejas voltajes de 12Vdc a 15Vdc los cuales los convierte a niveles TTL para su comunicación entre RS485 o viceversa este se comunica vía puerto de comunicación serial DB-9 utilizando solo 3 señales como TX,RX GND el tipo de configuración que se utilizo es una configuración característica del cualquier transceiver de comunicación serial de 485 a 232 que son muy comunes en su aplicación para diferentes tipo de trabajo o bajo una restricción del programa de control. Esta etapa se obtuvo unos inconvenientes ya que al iniciar el proceso de armado de placas se encontró con algunas falencias ya que al probar este dispositivo en conexión con una laptop ya que la laptop no maneja puertos COM serial solo USB se le instalo un convertidor USB-SERIAL pero no se podía tener conexión entre maestro y el interface el cual se tomo una PC convencional con puertos COM para su transmisión ya que velocidad de transmisión y por tanto la controladora de datos corren a una misma velocidad ya especificada en el programa principal la cual es una velocidad de 9600 baudios /s. 54

67 Figura 2.18 Circuito adaptador de interface. Figura 2.19 PCB Adaptador de interface. 55

68 2.7 Diagrama de flujo Este es la composición en diagrama de flujo a groso modo ya que falta depurar algunos bloques del programa a más profundidad, pero esta es la lógica de trabajo que lleva el programa en la adquisición de datos los cuales están definidos por lo bloques del diagrama de flujo del programa. ; Inicio del programa, configuración inicial, librería de comunicación serial ; Asignación de variable de los periféricos de E/S y valores de datos de valores de trama etc. ; Configuración del PIC (dirección, estados iníciales, contadores iníciales, etc.) ; Indicador si la dirección es correcta al momento que el maestro determina a si no configura nuevamente al esclavo o verificación y carga de la confg. Inicial. ; Verificación de nueva carga y configuración de lectura de puertos seriales. ; Carga de nueva configuración o determinación de una nueva dirección o numero de maquina ; Inicio del programa on-line carga de todo los dispositivos a controlar. ; Subprogramas de lectura de puertos de comunicación, selectores de puerto y respuesta de tiempo menos 10ms. ; Subrutina de lectura de puertos principales (contometros es específicamente cambios en la entrada de datos). ; Lectura de los puertos auxiliares (tomas de datos aux, y lectura de estados de batería, reset, seguidor de voltaje). ; Lectura de estados de contadores cambios en tiempo real y lectura de ellos. ; Indicador si la trama llego o tiene algún imprevisto como errores o pérdida de datos en trama completa. ; Análisis de trama (errores, datos que quiere transmitir o recepcionar y también el evento realizado). 56

69 2.8 Protocolo de comunicación Este bus es un protocolo serial que trabaja bajo una interface estándar RS (bus diferencial). El protocolo contiene características diseñadas para detectar errores en la transmisión, permitiendo la retransmisión de datos en caso que ocurra un error en la transmisión o recepción de los datos. El protocolo trabaja en una Arquitectura Maestro- esclavo (MAC) - Half duplex, y método de transmisión Asíncrono. Se define por Maestro a la PC (servidor local) y por Esclavo al controlador de datos ubicado en la máquina. El formato de la transmisión se definió por los datos de control tanto para la dirección del controlador de datos, como para los datos que en este caso son los contometros y los errores que pueda darse en transmisión y recepción y las indicaciones a petición los cuales se dio la composición de la siguiente trama. Figura 2.20 Formato de trama La trama figura 2.17 contiene áreas o bloques del cual se definirá su función: START: Carácter de inicio HEX (1 Byte). DIR: Identifica la dirección del controlador ó equipo (2 Byte) CMD: Byte de comando, el cual indica la acción a realizar. DATA: Información pertinente al comando (1 Byte 6 Bytes). CHK: Byte de chequeo de errores. El cual se calcula sumando los campos DIR, CMD, DATA. Luego se le aplica complemento a 2 al resultado. (como Byte, bit a bit). Quiere decir invertir todos los bits del resultado de la suma y a este resultado se le suma 1. Se ignora el desbordamiento en las sumas. 57

70 Si el mensaje es correcto, la suma del resultado entre la suma de campos y el resultado del complemento a 2 debe dar 0. (1 byte). END: Byte de final de trama HEX (1 byte). El paquete cuando se envía del esclavo al maestro que en este caso al servidor local tiene indicaciones que la trama ha llegado correctamente. Figura 2.21 Trama de envió esclavo/ maestro 1a. Así también del esclavo al maestro indicara el error mediante código en su composición de la trama. Figura 2.22 Trama de envió esclavo/maestro 1b. El maestro es el que administra la comunicación iniciándola en cualquier momento. El esclavo puede responder solo cuando el maestro la solicita. EL maestro puede enviar otro mensaje luego que haya finalizado la recepción de la respuesta del esclavo. Si la respuesta no ha sido recibida dentro de un periodo especifico de tiempo, el controlador asume que este mensaje no se recibió. La trama contendrá de un bloque de comando el cual decidirá a petición del maestro a los esclavos que se requiere. 58

71 Figura 2.23 CMD comando petición. El maestro puede enviar esta trama con cualquiera de las solicitudes. CMD = PE: El maestro solicita estados. Por tanto el esclavo responde. CMD = PC: El maestro solicita información de contómetros (in, out y atp). Por tanto el esclavo responde: Figura 2.24 Información de contometros. CMD = PO: El maestro solicita información de operatividad de máquinas. CMD = SET: El maestro configura con este comando la dirección del esclavo el valor de la dirección lo envía en la data. 59

72 En el avance de proyecto se indico sobre el software a utilizar para comunicación entre maquinas y servidor o administrador o maestro el sistema operativo CENTOS plataforma Linux esto fue a fin del programador ya que esto no compete a parte electrónica pero para visualizar estos cambios y poder tener un control o mayor orden en su trabajo se aplico ventanas para su fácil comunicación entre operador maquina este software se trabajo mediante base de datos ya indicadas al programador para su captura de los datos que se quieren controlar y sus tablas para su organización, el punto más crítico fue usar Linux ya que se tuvo muchos problemas al tener que usar comandos nuevos para su control y activación de los permisos y nuevas aplicaciones que con lleva al uso de software para resultados de los datos dados en la base de datos. El software sistema de gestión on- line (SIGO) nos proporciona los cambios y poder grabar los parámetros de la maquina así como también el numero de maquinas, los contometros mecánicos, electrónicos, denominaciones de moneda, y otros parámetros como baja de la maquina en sala. Figura 2.25 Sistema de gestión on-line. 60

73 Figura 2.26 Cambios de configuración SIGO. Como se puede apreciar en la Figura 2.22 estos parámetros ingresados por teclado la configuración inicial parámetros iníciales que serán cargados a tarjeta controladora de datos y que en este caso al microcontrolador en función, así como también el numero de maquinas la cual la base datos nos dará en petición que se requiera, nos indica la marca el modelo la series, juego, denominación créditos, formulas para toma para su producción de la maquina una vez ingresados estos parámetros tiene una opción de grabar en esta opción entra en comunicación con la controladora de datos para la grabación de sus parámetros. Figura 2.27 Comunicación entre controladora y servidor vía terminal. 61

74 Aquí se observa figura 2.23 como la base datos toma en posición si hay conexión con el periférico de control que este caso hace un reconocimiento de que el dispositivo está conectado y puedo transmitir, también nos da la conexiones de las maquinas que no se encuentra conectada y la maquina que si está en línea y tomando de datos para luego estos datos ser tomados por tabla de la base datos que se ha desarrollado este el avance con respecto al proyecto. 62

75 CAPÍTULO 3: RESULTADOS Este capítulo cuenta con los resultados dados en forma experimental del proceso que llevo a cabo las transmisiones y recepciones de dato al termino del proyecto ya implementado el cual se indica en las figuras tomadas en modo real a través de instrumentación de mediciones como es osciloscopio para su visualización de cómo se está representando estas señales y como se representa la trama de comunicación serial y cumpliendo con las normas de los estándares y protocolos para el desarrollo de esta tesis. 3.1 Señales Adaptadora de interface Estas señales fueron tomadas de la tarjeta adaptadora de interface la etapa de comunicación entre el computador y la tarjeta controladora de datos. Figura 3.1 Señal del IC Max232 pin 13. En la figura 3.1 se puede observar el resultado de la transmisión a través del pin 13 del max232 el cual su nivel voltaje de trasmisión proveniente de puerto de comunicación serial DB-9 es 21.2Vdc pico a pico tomando los protocolos del RS-232 este voltaje seria desde 10.6Vdc a -10.6Vdc dando niveles voltaje negativo niveles 1 lógico y voltaje positivos niveles de 0 lógico según norma de protocolo RS-232 y la trama en 63

76 respuesta la cual llega a la entrada transmisora de Max232 para su conversión de voltaje a TTL. Figura 3.2 Señal del IC Max232 pin 12. Esta señal fue tomada pin 12 del IC Max 232 el cual proviene de la salida ya convertida a nivel TTL entre la comunicación entre IC LTC1487 como transmisión de señal de comunicación entre el controlador y el computador el puerto serial DB-9 como se puede observar la salida del pin 12 ya está determinando una salida Vpico-Vpico 5.28Vdc para su norma de comunicación entre el protocolo RS-485 como es nivel TTL y el voltaje requerido para su toma de señal para su determinación de valor 1 o 0 según características técnicas del IC. Figura 3.3 Señal del IC LTC1487 pin 6. 64

77 En la Figura 3.3 se observa la señal de resultado que proviene por el driver del pin entrada la diferencia entre las entrada A y B se determina los márgenes que indica por protocolo como datos varia pero con diferencias mayores a 1.5Vdc dentro del estándar de trasmisión del IC LTC1487 proveniente la señal de la tarjeta controladora de datos el cual indica la comunicación entre ambos tanto en la figura 3.4 se observa el otro canal de driver de entrada de recepción a través del pin 7 del IC. Figura 3.4 Señal del IC LTC1487 pin Señales controladora de datos Figura 3.5 Señal de controladora de dato LTC1487 pin 6. 65

78 Figura 3.6 Señal de controladora de dato LTC1487 pin 7. Estas señales tanto la Figura 3.5 y Figura 3.6 son señales de transmisión y recepción entre los periféricos de interface entre el computador y la tarjeta controladora de datos dando estas imágenes de la comunicación entre ambas y sus deferencias A-B como valores ya prefijados por características técnicas del integrado dando resultados favorables de trasmisión y recepción de datos esperado. La velocidad de transmisión que ya se especifico capitulo anterior es 9600 baudios/s ya que la trama que se maneja es 12 bytes o 96 bits detallando cada bloque de la tramas en el capítulo de diseño por ende el tiempo de acceso de cada petición del maestro al esclavo es 10ms como esclavo al maestro como máximo es por ende que ese tiempo es que no s indica si es que no hay ningún tipo de respuesta entre ambos por ende el error en la comunicación se especifica de esa manera ya que el programa tiene la capacidad de poder mandar como respuesta hasta tres intento en la comunicación dando así a un error o perdida de información ya sea por medio físico en este caso, algún desperfecto en la línea de trasmisión y recepción o desconexión con la tarjeta controladora de dato o perdida de fluido eléctrico la cual también origine esta falla. 66

79 Una regla de tres simple es la que nos da el tiempo de respuesta entre ambas en la figura no se puede detallar pero el cálculo que se llevo para determinar este tiempo fue el siguiente el cual se detalla en programa de comunicación de control: Como se quiere transmitir una trama de bits a 9600 bit/s esto quiere decir si quiero transmitir 1 bit a esta velocidad de transmisión cuanto tendría que ser el tiempo en transmitir 96 bits o 12 bytes. Velocidad de cambio = Cantidad de cambio/ Unidad de tiempo (baudios) 1bit..9600b/s Tiempo = 96bits/9600b/s= 10ms Tiempo. 96bits Este resultado nos da un estándar en referencia a su velocidad de trasmitir y también al modo de programas ya con software cada vez más potentes como es el PICBASIC PRO (PBP) la cual para manejo instrucciones de modo serial de la trasmisión o recepción de datos y la facilidad de poder manejar varias variables en una sola instrucción y crear una vía de trasmisión y recepción de dato a largas distancia a través sus periféricos de enlace llevados en el circuito. La tesis conlleva a cómo desarrollar y explotar el uso de las comunicaciones y técnica de trasmisiones, aplicando herramientas muy comerciales pero en aplicaciones especificas que requiere el mercado y poder controlar variables diversas con el uso de la electrónica y la ayuda software tanto como nivel bajo como alto. Estos resultados adquiridos es muestra del desarrollo planteado al inicio del proyecto y nos da entender que cada día la tecnología va cambiando y el uso de herramientas cada vez más versátiles y desarrollar expectativas competitivas en este mundo de gama electrónica y desarrollo de nuevas metas a conseguir. 67

80 3.2 Comparaciones de los resultados Esta parte brindara las pruebas como resultado sobre los datos adquiridos de las TGM y la producción en función a estos datos para ello se realizo tomas de datos de maquinas de diferentes marcas y modelos los cuales cumple con el estándar en lo que es producción y su evaluación a través de cuadros comparativos con valores reales de toma de datos manuales mejor dicho de la propia máquina para su comparación con el sistema de control de datos instalado en la TGM Primer resultado La toma de datos del primer resultado se tomo de diferentes marcas de maquinas tragamonedas con el controlador de maquinas se configuraron valores aleatorios para su representación en los cambios que puedan ver en los valores entre maquina y controlador valores prefijados para el cual presento diferentes resultados de la producción estos cuadros demuestran su desarrollo para cada marca y se realizo el control de un día completo instalado en maquina y como va cambiando sus estados para diferentes marcas. Tabla 3.1 Valores iníciales de la TGM. En la Tabla 1.5 son los valores iníciales tomados de diferentes marcas de TGM los cuales como se observa los contadores mecánicos y electrónicos cada una tiene su número de máquina (INEMB) para agilizar de que maquina se está tratando, también se tomo los electrónicos de cada máquina pero cuales no son valores para su observación pero se indica como primera prueba que se realizo para así poder tener un resultado de la 68

81 diferencia entre el contador mecánico y el electrónico pero el controlador de datos solo se instalo en los contadores mecánicos ya que es la variable a controlar. Tabla 3.2 Valores del controlador de datos. La tabla 1.6 son los valores ingresados como contadores mecánicos iníciales al controlador de datos para asumir como se desempeña los cambios con respecto a los datos de maquinas iníciales de la tabla 1.5. Tabla 3.3 Valores finales del día. 69

82 Tabla 3.4 Valores finales del controlador de datos La tabla 1.7 y 1.8 son los valores finales tanto de maquina como del controlador de datos como se puede observar en el círculo rojo sombreado en los valores IN-OUT-ATP son valores de producción de maquina esenciales para determinar su producción del día cada fabricante tiene una fórmula para sacar su producción diaria según los resultados que se den diariamente así poder saber que maquina es la que produce mayor capital o cual es la no produce esto con lleva al resultado de la producción. Tabla 3.5 Valores de producción maquina tragamonedas Versus producción. En la tabla 1.9 se observa la producción de la maquinas de numero 1516 la cual da como producción diaria una producción 205 la cual se requiere para su producción los datos de los contometros IN-OUT-ATP como también se puede observar debido a la toma de 70

83 datos como contometros electrónicos esto dio resultados negativos debido a los números muy avanzados cuando se realizo la prueba dando prueba que solo debería tomarse los contadores mecánicos según las especificaciones del proyecto ya que solo se toman las variaciones de los contometros mecánicos y no electrónicos. En la producción del sistema controlador vemos que los resultados son los mismos esto prueba que el resultado en la toma de datos tanto en forma operaria y por el controlador deberían darnos los mismo datos y la misma producción de dicha maquina Segundo resultado El segundo resultado se llevo a cabo tomando la producción de máquina de una sola tomando valores iníciales igual cero para el controlador de datos pero de toda la semana para determinar la producción en los 7 días de trabajo. Tabla 3.6 Valores de producción Maquinas tragamonedas Versus Sistema controlador. En la tabla 2 se observa la toma de datos y la producción por día el inicio del día y el final del día como resultados de sus contometros tanto de la maquina como del sistema controlador en el círculo rojo los valores iníciales de los contometros mecánicos y los valores iníciales con color azul del controlador de datos configurado para su comienzo y en cero para facilitar la toma de datos y la producción tanto en maquina tragamonedas como la producción por el sistema controlador se observa también sus contadores finales 71

84 al termino del día en sus 24 horas de juego por tanto el sistema controlador debe responder a la misma cantidad que contadores mecánicos de propia máquina para su producción determinando que no presenta errores ya que la comparaciones en la toma de datos debe ser igual que la real tomada por un operario sin presentar errores. Tabla 3.7 Valores de producción de maquinas versus en controlador de datos de diferentes días. En la tabla 2.1 son los resultados de los demás días de la semana y como va su producción de maquinas versus la producción del controlador de esta manera se visualiza que los contometros mecánicos cumplen con el controlador los mismo datos que son recopilados por operarios de la maquina y como el sistema controlador de datos registra los eventos de los cambios de los contometros mecánicos. 72

85 Tabla 3.8 Resultados TGM versus Producción controlador. En la tabla 2.2 están los resultados generales de lo toma de datos que se llevo a cabo en toda la semana según fecha de la tabla como se puede apreciar los datos mecánicos por día y la producción del controlador en su toma de datos es la misma que la de maquinas vía operador con estos resultados el sistema controlador de datos funciona como se esperaba en su adquisición de datos vía un controlador de datos. Con estos datos y sumando cada uno de ellos por los días de producción se detalla como produce la maquina en una semana dando un resultado de 413 de producción semanal. Figura 3.7 Porcentaje por día de su producción. 73

86 CONCLUSIÓN Tal como se muestra en los resultados, el hardware ha sido reformulado con la finalidad de cumplir con el objetivo, el cual la trasmisión y recepción de dato de las maquinas tragamonedas TGM. El sistema tiene la capacidad de poder conectar 128 dispositivos (TGM) solo se puede tener uno conectado a la transmisión el cual da al tener más de uno habilitado la línea se cargaría a niveles de tensión no adecuados los cuales provocarían problemas principalmente en el servidor o computador ya que al convertir la señal al protocolo de puerto serial, y no tener un nivel voltaje adecuado no es posible interpretar los datos por el puerto provocando un error en la recepción de dato. Las limitaciones que contiene el sistema es la distancia ya que por características técnicas de los protocolos se puede transmitir señales como máximo a 1200m los cuales una solución sería poner repetidores antes que llega a la distancia máxima para mayor rango si este fue el caso pero para el manejo y las expectativas del proyecto es suficiente esta distancia por el área de una sala de juegos de maquinas tragamonedas. También se observo el uso de protocolos de uso industrial para transmisión de datos el cual fue requisito indispensable para poder determinar la distancia y perdidas de datos en su trayecto entre maestro a esclavo dando así la determinación del mejor medio físico el cual no presente ningún impedimento al momento de conexión y transmisión y recepción de datos. Se estableció e implemento una comunicación vía RS-485 dispositivos a un alcance máximo de 1200m. La corrupción de datos es un problema frecuente encontrado en RS-485 sistemas de comunicación. La mayoría de las veces esto sucede debido a los efectos de línea de transmisión, el desequilibrio en la impedancia en el par de equilibrado, blindaje inadecuado y de puesta a tierra de los cables. 74

87 Es por este se llevo a cabo el uso de una línea trasmisión que cumpliera estos estándares de transmisión de datos teniendo en función la velocidad de transmisión así como también la distancia o longitud de la línea que este caso es un segmento con terminales de 128 dispositivos a controlar es por ello se determino un cable de norma profibus PD dado para este tipo de transmisión vía protocolo RS-485 que se da a los estándares de dicha transmisión para conexión de los periféricos o las tarjetas controladoras las cuales no presenten perdidas de datos con respecto al medio físico y por tanto la inmunidad al ruido y la interferencias electromagnéticas del medio. Se realizo pruebas de conexión de cableado para transmisión de datos y comunicación llegando a su determinación del uso e del cable estándar Siemens PROFIBUS FC (fácil conexión) Standard Cable de referencia 6XV EH10 de uso universal que cumpla con este propósito de manejar datos a larga distancia y de baja velocidad. Este con llevo a la finalización del proyecto de poder recolectar los datos que este caso los contometros mecánico de las TGM convirtiéndolos así en una gran herramienta para la producción de maquinas y también forjándose camino a los requerimiento que pide el mercado de que los casino y tragamonedas tenga este tipo sistema de recolección de datos y crear base de datos los cuales las entidades de regulación puedan acceder vía internet la producción de los juegos de azar y tener una clara perspectiva de sus ingresos. Trabajos Futuros Adquirir el software para base datos y este colgarlo a una página web propia o de usuario -Montaje del control de producción a su gabinete. 75

88 REFERENCIAS Areny, Ramon Pallas Microcontroladores: Fundamentos y aplicacionescon pic. España : Marcombo S.A, Bastian, Peter Electrotecnia: Cursos formativos. Madrid : Edicion Akal S.A, Garza, Juan Angel Garza Sistema Digitales y Electronica Digital. Mexico DF. : Litografica INGRAMEX S:A, Hermosa, Antonio Tecnicas Electronicas Digitale:Tecnologia y circuiteria en TTL y CMOS. Barcelona : Marcombo S.A, PICF648A s.l. : Microchip Technology Incorporated, protocolo RS-485. Lopez, Ing. Erick web. s.l. : web. Suarez, jose Maciel Fuentes de Alimentacion. Mexico DF : Limusa, Tutorial del Protocolo RS-232. Lopez, Ing.Erick web. s.l. : web. Varias, Luis Prat Circuitos y Dispositivos eeectronicos : Fundamentos de elctronica. Barcelona : Edicions UPC, s.l. : All Rights Reserved Alldatasheet.com,

89 A N E X O S 77

90 ANEXO A: NORMAS RELACIONADAS TIA/EIA-232 Telecommunications Industry Association. TIA/EIA-485 Electronic Industries Association. 78

91 ANEXO B: LISTA DE PRINCIPALES SÍMBOLOS TGM - Maquina tragamonedas. AC Corriente alterna. ICs Circuitos integrados. Vdc Voltaje de corriente continúa. ma miliamperios. mv milivoltios. MOS Metal oxido semiconductor. TTL Lógica transistor transistor. CPU Unidad central de procesos. Vpp Voltaje pico a pico RS-232 Estándar recomendado o protocolo o norma 232. RS Estándar recomendado o protocolo o norma

92 ANEXO C: HOJA DE DATOS TÉCNICOS ANEXO C: HOJA DE DATOS TÉCNICOS 80

93 81

94 82

95 83

96 84