DISEÑO DE TELEALARMAS. COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD.

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1 Digitally signed by Universidad Tecnológica de Querétaro DN: CN = Universidad Tecnológica de Querétaro, C = MX, O = UTEQ Date: :40:57-06'00' Universidad Tecnológica de Querétaro UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO Voluntad, Conocimiento, Servicio. DISEÑO DE TELEALARMAS. COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD. Reporte de estadía para obtener el Título de Técnico Superior Universitario en Electrónica y Automatización. JUAN MANUEL ANDALÓN UGALDE. Santiago de Querétaro, Qro. Septiembre de 2004.

2 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO Voluntad, Conocimiento, Servicio. DISEÑO DE TELEALARMAS. COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD. Reporte de estadía para obtener el Título de Técnico Superior Universitario en Electrónica y Automatización. NOMBRE DEL ASESOR DE LA EMPRESA: ING. NATIVIDAD GARNICA MARTINEZ. NOMBRE DEL ASESOR DE LA ESCUELA: ING. DAVID VAZQUEZ RAZO. NOMBRE DEL ALUMNO: JUAN MANUEL ANDALÓN UGALDE. Santiago de Querétaro, Qro. Septiembre de 2004.

3 AGRADECIMIENTOS : AL ING. NATIVIDAD GARNICA, POR TODO SU APOYO Y FACILIDADES PRESTADAS PARA MI DESARROLLO. A PINTURAS YAJA POR TODA SU ESCUELA, CONSEJOS E INCANSABLE APOYO EN TODO MOMENTO. DEDICADO A: MI PADRE, A MI MADRE Y MIS HERMANOS POR ABRIR LAS PUERTAS QUE ME HAN ENSEÑADO LO QUE ES VALERME POR MÍ MISMO, POR SU APOYO INCONDICIONAL Y, LO MÁS IMPORTANTE : CREER EN MÍ. MUCHAS GRACIAS.

4 ÍNDICE CAPITULO I.- ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA Pág. 1.1 La empresa Misión, Visión Política de calidad Organización Proceso general de producción Campo de Desarrollo Nacional CAPITULO II.- EL PROYECTO 2.1 Antecedentes Definición del proyecto Objetivo Alcance CAPITULO III.- PLAN DE TRABAJO 3.1 Separación de actividades Secuencia de actividades Asignación de tiempos Grafica de Gant CAPITULO IV.- MARCO TEÓRICO. 4.1 Circuito Integrado Programable (PIC) Resistencia... 30

5 Pág. 4.3 Capacitor Oscilador NE Transistor Generador de tonos Programador de pics Software utilizado para programación y diseño CAPITULO V.- DESARROLLO DEL PROYECTO. 5.1 Desarrollo Programa y Descripción de Funcionamiento Formado de PCB y Fallas encontradas Diagrama de Flujo para el Funcionamiento de la Telealarma CAPÌTULO VI.- EVALUACIÓN ECONÓMICA. 6.1 Listado de componentes CAPÌTULO VII.- RESULTADOS OBTENIDOS. 7.1 Evaluación de resultados...79 CONCLUSIONES Conclusiones ANEXOS Diagrama esquemático de telealarma... Circuito impreso en tarjeta (PCB)... Lista de instrucciones básicas para programación de PIC... Esquemático de conexión básica del PIC16F84A...

6 BIBIOGRAFÌA INTRODUCCIÒN

7 INTRODUCCIÓN.

8 Introducción. Al comenzar las acvidades se solicitan los requisitos son los que va a contar la telealarma esta debe tener sensores en puertas y ventanas de la subestaciones ademas de tener un sistema de sensado on-off para la temperatura interna de la subestaciones para mantener el equipo en buenas condiciones de trabajo para evitar sobrecalentamientos de este. La telealarma debe contar con un sistema de reset para que cuando se reestablesca la falla o la alarma deje de sonar en los radiosque cuenten con la frecuencia de distribucion queretaro, la condicion de activacion es: que hasta no reestablecer la falla o alarma manualmente seguirá sonando en la RF. Otro es la señal que sera recibida por el radiocomunicador fijo, esta debe de ser de no mas de 150 mv ya que si la sobrepasa esl radio puede que emita una señal distorsionada o dañe el intercomunicador totalmente. El tipo de identificacion a usar en la RF va a ser por tonos en clave estos seran identificados en una tabla la cual se proporcionará al equipo de telecomuniocaciones y control de distribucion queretaro ya que ellos son los que atienden este tipo de alarmas y/o fallas. Anexo. Las alarmas de acuerdo a los requisitos dados por los ingenieros de distribucion fueron que el tono fuera facil de identificar que fuera agradable al oido par evitar que el operador de RF sea fastidiado y trabaje de mal humor. Los tonos de identificacion se emitan 15 seg. Después de haber detectado una alarma, esta será conformada por un tono especifico largo y seguido del numero de tonos correspondientes a la subestaciones en donde está la alarma.

9 Después de haber emitido la identificación dejará la RF libre durante 3min. Para evitar bloqueos de RF y asi tener comunicación continua para los demas ususarios de RF, pasados los tres minutos, comenzara a emitir un tono corto cada tres minutos en la RF, hasta que sea atendida la alarma y se restablesca la falla o alarma manualmente. El motivo por el cual la alarma sea emitida 15 seg. Posteriores a la deteccion de esta es por que pueden existir alarmas en falso y pues pueden hacer que el envio de personal sea en vano, si la alarma detectada es 15 seg. Esta activa el push to talk PTT del radio fijo y manda el tono de identificacion vuelve a desactivar el PTT para evtar el bloqueo de comunicación mencionado. El proyecto consiste en elaborar una propuesta de diseño y construcción de una telealarma. El principio de funcionamiento será utilizando un pic y adaptándolo a la frecuencia de comunicación de C.F.E. El problema planteado es que debido a que las subestaciones y puntos de comunicación, se encuentran en lugares aislados es decir, donde ya no hay civilización, han surgido problemas de bandalismo y robo de equipo de comunicación, el cual es demasiado costoso para la empresa.

10 CAPÍTULO I ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA.

11 1.1 Antecedentes de la empresa. La zona de distribución Querétaro inicia sus actividades en el año de 1970, quedando integrado a la zona de distribución bajío. Se localiza en el centro del país, razón por la cual sus más grandes consumidores son de tipo industrial, le siguen el agrícola y el residencial. La zona de distribución Querétaro es un nodo importante de líneas eléctricas, que están interconectadas con el sistema eléctrico nacional. Integrado por las centrales generadoras de: el Sauz, Zimapán, Salamanca, Villa De Reyes, Valle De México, Y Tula que garantizan estabilidad y continuidad en el servicio. El área de responsabilidad de la zona de distribución Querétaro se encuentra comprendida por los municipios de: Querétaro, El Marquez, Colòn, Corregidora Huimilpan y Pedro Escobedo, todos estos municipios correspondientes al estado de Querétaro. En el estado de Guanajuato atiende los municipios de: San Luis De La Paz, Dr. Mora, San José Iturbide, Tierra Blanca, Santa Catarina, San Diego De La Unión, Victoria y atendiendo parcialmente los municipios de Xichú, Jerècuaro y Apaseo El Grande. 11

12 El departamento de distribución. Este departamento tiene las funciones de : vigilancia permanente de la continuidad y calidad del servicio de energía eléctrica. Mantenimiento correctivo y preventivo del sistema de distribución eléctrica. Realizar estudios a corto y mediano plazo, para poder desarrollar los sistemas eléctricos acorde con el desarrollo social y económico de la zona. Las oficinas se encuentran ubicadas en la ciudad de Querétaro, Qro. Con domicilio en la calle de ingenieros No. 402 Col. El marqués. C.p Misión, Visión. Misión Distribuir y comercializar la energía eléctrica con calidad y servicio, que cumpla con los requisitos y expectativas del cliente, respete el medio ambiente y garantice el desarrollo de los trabajadores, de la institución del país. Visión Ser el proceso sustantivo por el que nuestros clientes califiquen de excelente a la empresa, con un servicio y suministro que supere sus expectativas y requisitos y que se encuentre dentro de los cien mejores a nivel mundial por sus resultados, con rentabilidad, bajo un modelo de dirección por calidad, sustentado en el liderazgo de sus directivos, la cultura de servicio y los valores del personal. 12

13 1.2 Política De Calidad. Es compromiso de la zona distribuir y comercializar energia electrica basándose en la norma ISO generando una cultura de mejora continua, para dar un buen servicio al cliente. 1.4 Organización DIVISIÓN DISTRIBUCIÓN ZONA QUERETARO SUPERINTENDENTE SECRETARÍA DISTRIBUCIÓN Jefes de depto. Jefes de oficina. Oficinista. Aux. técnico. Electricistas. Electricista ayudte. Técnicos. Operadores. Lin. Enc. L.V. Linier L.V. Fig. 1.1 Organigrama específico del área operativa de distribución información clasificada de la empresa. 13

14 1.5 Campo de Desarrollo Nacional. El campo de desarrollo es nacional y la zona da distribución Querètaro se comprende de cuatro subestaciones de potencia. Subestaciones Querétaro I con una capacidad de 200 MVA. Subestaciones Potencia Los Àngeles con una capacidad de 600 MVA. Subestaciones El Sauz con una capacidad instalada de 200 MVA. Subestaciones San Luis de la paz II con una capacidad de 200 MVA. Además se cuanta con veinte subestaciones de distribución con una capacidad instalada de MVA. 1.6 Proceso General de Producción. Dentro del área de distribución se maneja la calidad y continuidad de servicio hacia los clientes de baja tensión, se tiene la responsabilidad directa de todas las líneas de distribución y todas las subestaciones de distribución eléctrica. Para comprender mejor la función de la línea de distribución es conveniente tener un panorama general, desde donde se genera la energía hasta que es entregada a los usuarios finales. Ver fig

15 Fig. 1.2 Planta generadora SUBESTA CIONES Líneas de transmisión S.E de transmisión Línea de transmisión Subestaciones de distribución Líneas de subtransmisión Industria grande. Red de distribución Mediana industria comercio Usuario residencial A las subestaciones de distribucion se les entrega energia eléctrica via líneas de subtransmision soportadas por estructuras ( torres), a travéz de largas distancias. Las subestaciones de distribucion son el último enlace entre el sector eléctrico y los usuarios. Los niveles de transformación son de 115 kv ó de 220 kv, estas son lineas de distribución que normalmente encontramos en las calles. 15

16 CAPÍTULO II EL PROYECTO.

17 2.1 Antecedentes. Comision Federal de Electricidad en la zona de distribucion cuenta con subestaciones y puntos de radiocomunicaciòn (sitios de repeticiòn), que se encuentran muy aisladas, las cuales son: San Luis De La Paz, Pozos Y Cimatario, ya que es difìcil el monitoreo de alarmas y admás no se dispone de una persona que vigile continuamente. Al estar alejadas de la ciudad esto propicia el bandalismo, daño a las instalaciones y robo de equipo de de comunicación. Por lo que se busca diseñar y contruir un sistema de monitoreo que adaptado a los radiocomunicadores, de aviso al operario más cercano a la subestaciones y puntos de repeticiòn, ésto con el objeto principalmente de evitar los robos, daños a los puntos de radiocomunicación y tener un control adecuado de las fallas que se presentan en el equipo que se encuentra operando dentro de subestaciones y puntos de repeticiòn y ademàs de optimizar asì su mantenimiento. 2.2 Definición del Proyecto. El proyecto consiste en una alarma que esté adaptada a un radio de comunicador fijo, esta alarma debe contar con dos entradas de señal las cuales denominamos SW1 y SW2, èstas deben permanecer normalmente abiertas, esto es para que la telealarma sea adaptable a cualquier tipo de sensor, en este caso relevadores. La salida debe ser un tono el cual sea una identificaciòn para SW1 y otro diferente para SW2. También debe contar con un accionador automático para el radio, es decir, que accione el switch del radio PTT (Push To Talk) 135 ms. Antes de que mande el tono de identificacion y 135ms. Despuès de mandar el tono de dirección esto con el fin de evitar choques de comunicación en la frecuencia de radio. 17

18 El accionado automatico es para evitar tener el radio ocupado y así dejar que la comunicación con la frecuencia utilizada sea más fluida. La alimentacion de tensiòn serà tomada de fuentes de corriente continua VCC con las que se cuenta en subestaciones y puntos de repetición. 2.3 Objetivo. Evitar compra de equipo para la susticiòn ocasionado por robo y bandalismo.. Obtener un aviso oportuno ya sea de fallas, bandalismo o robo de equipo en subestaciones aisladas y puntos de radiocomunicación. Tener el control de la seguridad en las subestaciones y puntos de repeticiòn asi como ser los pioneros en implementar el sistema en Comision Federal de Electricidad (CFE). 2.4 Alcances. Repercutir favorablemente en la economìa del departamento de comunicaciones y control. Implenmentacion del sistema a cualquier subestacion y punto de radiocomunicacion nivel distribuciòn Querètaro y posteriormente a nivel zona para crear una red de subestaciones seguras. 18

19 CAPÍTULO III PLAN DE TRABAJO.

20 3.1 Separaciòn De Actividades Aprobación de desarrollo del proyecto para la solución del problema. Localizar problema dentro del departamento de comunicaciones y control de Comisión Federal de Electricidad. Planteamiento de alternativas para la solución. Cotización del proyecto. Desarrollo de circuitos impresos. Elaborar de programas para pic. Ensamblado de circuitos y soldadura. Montado en chasís. Instalación de telealarma en subestaciones y repetidoras de Comisión Federal de Electricidad. Perforado de tarjetas. Planteamiento de una telealarma. Prueba de circuitos en campo para corregir las fallas posibles y documentar. Prueba de pic programado en circuito prototipo Pruebas experimentales con circuitos prototipo. Puesta en servicio. Búsqueda de información para el desarrollo del proyecto. Recopilado de características especificas de la telealarma. Detección de posibles fallas, hacer las correcciones y documentar. 20

21 3.2.- Secuencia De Actividades. 1.- Localizar un problema dentro del departamento de comunicaciones y control de comisiòn federal de electricidad. 2.- Planteamiento de alternativas para la soluciòn. 3.- Recopilacion de informacion para el desarrollo del proyecto. 4.- Planteamiento de una telealarma. 5.- Cotizaciòn del proyecto. 6.- Aprobaciòn de desarrollo del proyecto para la solucion del problema. 7.- Recopilamiento de caracteristicas especificas de la telealarma. 8.- Pruebas experimentales con circuitos prototipo. 9.- Desarrollo de programas para pic Prueba de pic programado en circuito prototipo Revisiòn de posibles fallas, hacer las correcciones y documentar Prueba de circuitos en campo para volver a corregir las fallas posibles y documentar Desarrollo de circuitos impresos Perforaciòn de tarjetas Ensamblado de circuitos y soldadura Montado en chasìs Montado en lugares especìficos en subestaciones y repetidoras de comisiòn federal de electricidad Puesta en servicio. 21

22 3.3 Asignaciòn de Tiempos. ACTIVIDAD 1.- Localizar un problema dentro del departamento de comunicaciones y control de comisiòn federal de electricidad. DÌAS Planteamiento de alternativas para la soluciòn Recopilacion de informacion para el desarrollo del proyecto Planteamiento de una telealarma Cotizaciòn del proyecto Aprobaciòn de desarrollo del proyecto para la solucion del problema Recopilamiento de caracteristicas especificas de la telealarma Pruebas experimentales con circuitos prototipo Desarrollo de programas para pic Prueba de pic programado en circuito prototipo Revisiòn de posibles fallas, hacer las correcciones y documentar Prueba de circuitos en campo para corregir las fallas posibles y documentar Desarrollo de circuitos impresos Perforaciòn de tarjetas Ensamblado de circuitos y soldadura Montado en chasìs Montado en lugares especìficos en subestaciones y repetidoras de comisiòn federal de electricidad Puesta en servicio. 1 22

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24 CAPÍTULO IV MARCO TEÒRICO.

25 4.1 Circuito integrado programable (PIC). Un PIC es un circuito integrado programable, esto quiere decir, que se puede planificar la manera en como va a funcionar, que se puede adaptar a sus necesidades del usuario. En otras palabras, el integrado es capaz de modificar su comportamiento en función de una serie de instrucciones que es posible comunicarle. Las aplicaciones de los PIC son realmente numerosas a continuación se mencionan algunas de ellas: Control de pantallas alfanuméricas LCD, control de teclados, tímer de tiempo ajustable. 4.2 Resistencia. Propiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista al paso de una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito eléctrico se determina según la llamada ley de ohm cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica una tensión determinada?. La unidad de resistencia es el ohmio, que es la resistencia de un conductor si es recorrido por una corriente de un amperio cuando se le aplica una tensión de un voltio. La abreviatura habitual para la resistencia es R, y el símbolo del ohmio es la letra griega omega Ω. En algunos cálculos eléctricos se emplea el inverso de la resistencia, 1/R, que se denomina conductancia y se representa por G. La unidad de conductancia es siemens, cuyo símbolo es S. Aún puede encontrarse en ciertas obras la denominación antigua de esta unidad, ohm. 30

26 La resistencia de un conductor es determinada por una propiedad de la sustancia que lo compone, conocida como conductividad, por la longitud, por la superficie transversal del objeto, así como la temperatura. El símbolo con el que se representa es : 4.3 Capacitor. Es un dispositivo electrónico que cumple con las siguientes características: a. si la tensión aplicada al capacitor no cambia por un largo periodo de tiempo, entonces la corriente que pasa por el disminuye a cero. b. Un capacitor no consume energía solo la almacena. c. No puede haber cambios bruscos de tensión sobre un capacitor. La abreviatura habitual para el capacitor es C. En electrónica existen de varios tipos cerámicos, de poliéster, electrolíticos por mencionar algunos en el símbolo solo existen dos formas de representarlo C1 es electrolítico el cual cuenta con polaridad y cerámico C2. la unidad de medida es el faraday el cual se representa con F. Los símbolos para representarlo son los siguientes: 31

27 4.4 Oscilador NE555. El NE555 es un circuito integrado bastante popular, clasificado como de aplicación específica. Su mayor aplicación es como temporizador, generador de señales y modulación. A continuación la descripción de los pines del circuito integrado NE555. La descripción de los pines de un NE555 se refiere al de encapsulado DIP-8, el más común, aunque igualmente también es valida para los SOIC-8. PIN 1.- Tierra (GND). En ella se conecta el polo negativo de la fuente de alimentación. PIN 2.- Entrada de disparo (Trigger). Es la entrada del circuito por ella se introducen las señales para excitarlo. PIN 3.- Salida (Output). Cuando esta activada proporciona una tensión aproximadamente igual a la alimentación. PIN 4.- Restablecer (Reset). Permite la interrupción de ciclo de trabajo, cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentación. PIN 5.- tensión de control (Control de Voltaje). Esta tensión debe ser 1/3 de la alimentación. Cuando no se usa, se debe conectar a un capacitor de 10nF entre éste y tierra (GND). PIN 6.- Umbral (Threshold). Esta tensión debe ser 2/3 de la alimentación. Permite finalizar el ciclo de trabajo. PIN 7.- Descarga (Discharge). Este pin se conecta al capacitor exterior que fija la duración de la temporización. PIN 8.- Alimentación (V+ o Vcc).coneccion de la alimentación de 4.5V a 16V respecto de tierra. Ver Fig

28 Fig Representación simbólica en el diagrama esquemático del NE Transistor. El transistor es un componente fácilmente identificable por sus tres terminales de conexión que asoman al exterior a través de la base de su encapsulado estos suelen estar dispuestos en línea o según los vértices de un triangulo imaginario. Cada uno de estos está unido a un cristal conductor tipo P o tipo N de esta forma nos encontramos con un terminal base, emisor y colector. Existen 2 tipos de transistores los NPN y PNP y su representación simbólica para cada uno respectivamente es: NPN PNP 33

29 4.6 Generador de tonos. El circuito es un sencillo generador de tonos basado en un circuito integrado, NE555. El oscilador dispone de tono (frecuencia) y de volumen ajustable mediante una resistencia variable esto para evitar dañar el equipo de radiocomunicación, generar la tensión que se necesita de 150mV y con la finalidad de obtener una señal clara sin distorsión. Ver diagrama anexo. 4.7 Programador para pic s. El programador universal para la familia de los microcontroladores PIC y las memorias EEPROM serie del grupo 16F8xx. La innovación en este programador es que se alimenta con la misma tensión que recibe del puerto serie, se conecta al puerto serie de la PC y además lleva un led indicador que facilita el funcionamiento y el correcto manejo de la unidad y programación. Ver anexo. 4.8 Software utilizado para programación diseño. BLOCK DE NOTAS. Bloc de notas es un editor de texto básico que puede utilizar para crear documentos sencillos. El uso más común de Bloc de notas consiste en presentar o modificar archivos de texto (.txt), aunque muchos usuarios lo utilizan como una herramienta para crear páginas Web sencillas y programas en ensamblador (.asm) para la programación de los circuitos integrados programables (PIC). Puesto que Bloc de notas sólo admite formatos muy básicos, no puede guardar accidentalmente formatos especiales en documentos que necesiten conservar el formato de texto puro. Esta característica es especialmente útil cuando se crean documentos 34

30 HTML para una página Web, ya que los caracteres especiales u otros formatos no pueden aparecer en la página Web publicada o incluso pueden ocasionar errores. Puede guardar los archivo de Bloc de notas como Unicode, ANSI, UTF-8 o Unicode big-endian. Estos formatos proporcionan gran flexibilidad cuando se trabaja con documentos que utilizan distintos juegos de caracteres. MPLAB : MPLAB es a un ambiente integrado de desarrollo (Integrated Development Environment ) (IDE) basado en Windows para la tecnología de microchip PICmicro y familias de microcontroladores. MPLAB permite escribir, y optimizar las aplicaciones de los productos diseñados por esta firma. MPLAB incluye un editor de textos, simulador, y un administrador de proyectos. La organización de las herramientas de MPLAB por sus funciones de ayuda, menús colgantes y las acostubradas teclas rápidas que hace fácil encontrar su uso. Las herramientas de MPLAB ayudan a: Ensamblar, compilar, enlazar recursos y códigos. Ultiboard : Ultiboard 2001 es un poderoso paquete para diseño e impresión tarjetas de circuitos de Electronics Workbench usado para producir circuitos impresos multicaras de alta calidad. Junto con Multisim, Ulticap, y Ultiroute, puedes llevar a cabo rápidamente el diseño y la producción de tarjetas. 35

31 Multisim: Multisim 2001 es el más reciente y popular software educativo y de diseño electrónico del mundo de Electronics Workbench. Ésta es la herramienta de diseño más completa que ofrece una extensa base de datos, registro esquemático, simulación total análogo/digital, diseño VHDL/Verilog y simulación de entradas, y transferencia sin problemas a paquetes de layout PCB como es el Ultiboard, también de Electronics Workbench. Éste ofrece un fácil y simple uso e interfaces gráficas para todos tus diseños y análisis necesarios. 36

32 CAPÍTULO V DESARROLLO DEL PROYECTO.

33 5.1 Desarrollo. Para iniciar el proyecto se solicitaron los requisitos indispensables con los que se iba a contar para la realización de la telealarma el primero que nos dieron es que fuera lo mas compacta posible, discreto y de fácil operación para poder ubicarla en lugares específicos de las subestaciones y puntos de comunicación. Para ello se hizo la investigación de los equipos donde se iban a instalar para saber a que medidas nos tenemos que acoplar, ya visto esto se pasó a la recopilación de datos a cerca del funcionamiento, el cómo debe ser el tono y el activado para así tener asegurado el modo de funcionamiento de las telealarmas. Se requiere también saber los datos de funcionamiento de los radiotransmisores que utiliza Comisión Federal de Electricidad, CFE. Esto para ir adentrándonos en el funcionamiento de la transmisión de los tonos que se ocupa para la telealarma Teniendo los datos principales se comienza la investigación que tipo de circuito nos puede ayudar para evitar dañar el equipo ya que es una herramienta esencial, demasiado costosa y delicada para el departamento de comunicaciones y control. Así nos encontramos con lo primero que fue buscar el tono, que no fuera muy agudo, agradable al oído, que no distorsionara y primordialmente que no se confundiera con algún otro tono de identificación que reciba la frecuencia en la que se esté trabajando. Se encontró un generador de tonos que cumple con las características establecidas desde un principio. Este generador de tonos es muy sencillo y también de bajo costo, así la persona que tenga un conocimiento básico en electrónica pueda hacer alguna reparación, cambio, ajuste o mantenimiento en el mismo circuito sin problemas. * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 38

34 Al hacer la primera prueba de sonido ya armado el generador de tonos mandaba un sonido bastante claro y bien definido en una bocina de piezoeléctrico pequeña, posteriormente al tener el primer sonido se ajusto para mandar una señal que no sobrepasara los 150mV y así evitar la distorsión de sonido en los radio comunicadores al momento de enviar la señal. Posteriormente el generador de tonos fue adaptado para hacer la primera prueba de envío en un radio transmisor de Comisión Federal de Electricidad. Ésta prueba nos arrojo el primer resultado exitoso ya que el sonido enviado fue claro y sin distorsión además que no fue molesto ni confundido con otras señales. Después ya teniendo el sonido ahora toca la forma de hacer los tiempos de duración de las alarmas claro esta, adaptando el temporizador a el push to talk (PTT), y al micrófono del radio transmisor esto con la finalidad de hacer que automáticamente sea activado el PTT y así tener la señal abierta para posteriormente enviar los sonidos por el micrófono del radio comunicador, esto fue logrado con transistores los cuales fueron utilizados como switch y así lograr cerrar el circuito que permita abrir la frecuencia por la cual serán enviados los tonos además de que también activa los tonos en el código especificado por los ingenieros del departamento de comunicaciones y control. Se volvió a armar otro circuito ahora aumentando los transistores que servirán como los switch automáticos que con la resistencia de base calculada para cada uno tendrían la corriente necesaria para hacer la apertura y cierre del circuito de sonido así como el activado y desactivado del PTT del radio comunicador; la prueba posterior fue dando buenos resultados debido a que los radios son muy estables al momento de establecer comunicación. * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 39

35 Con esto logramos tener el 50% de el proyecto probado y comprobado con buenos resultados ahora toca hacer un temporizador que cumpla con los requisitos solicitados por los ingenieros esto quiere decir que el activado de PTT sea que al transcurrir 15 segundos después de haber una indicación o una alarma. Más claro, al cerrarse un relevador el cual cierre el circuito de entrada y ésta señal dura más allá de 15 segundos, la alarma activará primero el PTT del radio para abrir la frecuencia de trabajo de Comisión Federal de Electricidad (CFE), ya que si no dura los 15 segundos ésta seguirá en espera hasta que exista un valor que sea mayor o igual a 15 segundos, ahora bien ya llegando los 15 segundos de la cuenta activa el PTT del radio y lo mantiene durante la transmisión, una memoria interna debe hacer una cuenta de 135 ms de retardo para que posteriormente se haga la transmisión del primer tono que es un tono largo que da aviso de que existe la falla, terminado el primer tono largo o tono de identificación se hace otro retardo de 135 ms desactivando el tono creando una pausa, transcurridos 135 ms se vuelve a activar el tono durante un lapso de 135 ms para así crear un tono corto el cual dará la dirección de la falla es decir que identificara la subestación o punto de repetición con esa dirección. Esto se logra gracias a un sencillo programa hecho en ensamblador con el cual se logró hacer los retardos de activado y desactivado de la alarma para que automáticamente haga el control del PTT y de los tonos que se desean. El programa que se menciona anteriormente fue hecho en el block de notas de windows o también se puede hacer en el MPLAB de microchip, el programa se compila con el software de microchip al momento de compilar el archivo del programa deseado se crea automáticamente un archivo con la extensión.hex este archivo es importado al buffer * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 40

36 del software, ya cargado se configuran los parámetros para hacer la programación del PIC 16F84A el cual fue utilizado como la memoria principal de la telealarma, posteriormente se graba el PIC16F84A con ese programa para que así pueda ejecutar los retardos de activado y desactivado de las señales deseadas. 5.2 Programa y Descripción de Funcionamiento. El funcionamiento y el programa son descritos de la manera siguiente: ; PROGRAMA QUE DE EJECUTA RETARDOS DE TIEMPO PARA EL ACTIVADO ; DE LOS PINES RB1 Y RB2 DEL PIC16F84A PARA TELEALARMA ; INICIALIZACION DE RECURSOS TIMER0 EQU 01H STATUS EQU 03H PORTB EQU 06H TRISB EQU 86H INTCON EQU 0BH CUENTA EQU 0cH OPTION_REG EQU 81H ORG 0 ; VECTOR DE RESET GOTO INICIO ORG 5 INICIO BSF STATUS,5 ; CAMBIAR AL BANCO 1 * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 41

37 ;CONFIGURACION DEL PUERTO B MOVWF TRISB MOVLW B' ' ;LIMPIAR PUERTO B ;CONFIGURACION DEL TEMPORIZADOR MOVWF OPTION_REG BCF STATUS,5 ;REGRESAR AL BANCO 0 ;TAREA PRINCIPAL ;INICIALIZACION DE LAS VARIABLES CICLO CLRF PORTB * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 42

38 * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 43

39 ;DESPLEGANDO PARA COMIENZO MOVLW 02H CALL TIEMPO ;DE TRANSMISION ACCIONA PTT DE RADIO ;EN PUERTO B PIN RB1 ;RETARDO DE TIEMPO DE 135mS ;DESPLEGANDO COMIENZO EMISIÓN DE TONO LARGO POR MOVLW 05H ;MICROFONO DE RADIO CON PTT ACCIONADO ;RETARDO DE 1.2s PARA LA DURACION DEL TONO * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 44

40 ;DESPLEGANDO PTT SIGUE ACCIONADO MOVLW 02H CALL TIEMPO ;EL BIT DE TONOS SE PONE EN BAJO ;DURANTE 135ms ;RETARDO DE 135ms ;DESPLEGANDO PTT SIGUE ACCIONADO MOVLW 05H ;SE MANDA UN TONO CORTO DE 135ms CALL TIEMPO ;RETARDO DE 135ms ;DESPLEGANDO PTT SIGUE ACCIONDO MOVLW 02H ;TONOS EN BAJO DURANTE 135ms CALL TIEMPO ;DESPLEGANDO SEGUNDO TONO CORTO DE 135ms MOVLW 05H CALL TIEMPO ;DESPLEGANDO SIGUE PTT ACCIONADO 135ms MOVLW 02H ;PARA LA PROTECCION DE TONOS Y ASEGURAR ;QUE LOS TONOS ESTÉN COMPLETOS SIN CORTE DE COMUNICACION CALL TIEMPO PONE TODOS LOS BITS A CERO ;SIGUE CON LA RUTINA * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 45

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66 GOTO CICLO Hasta esta parte del programa son 2 minutos con 45 segundos desde la ultima aparición de los bits activos lo cual nos da como resultado que al volver a comenzar el ciclo se suman 15 segundos más al tiempo que se encuentra apagado el PTT y los tonos, de continuar el ciclo nos da como resultado que los tonos sean enviados cada 3 minutos en caso de que la falla este presente de ser lo contrario es decir;que la falla ya no esté presente y el switch de entrada que cierra el circuito sea abierto se resetea y queda en espera hasta que vuelva a ser activado y comenzar el ciclo otra vez desde inicio. * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 71

67 ; RUTINA DE RETARDO RETARDO CLRF CUENTA ;LIMPIA LA DIRECCIÓN CUENTA AQUÍ COMIENZAN LOS ;DE 1.2 SEGUNDOS CICLOR MOVLW 01H ; MANDA UN 1 AL CONTADOR CUENTA ADDWF CUENTA,1 CLRF TIMER0 TIEMPO BTFSS INTCON,2 ; LIMPIA EL TIMER0 ; COMIENZA RETARDO DE 135 ms DE ESTAR EN ALTO ; MANDA LA BANDERA Y GOTO TIEMPO ; SIGUE HACIA TIEMPO BCF INTCON,2 ;LIMPIA CONTADOR CUANDO LLEGUE LA BIT 2 TIEMPO2 BTFSS INTCON,2 ;COMIENZA CICLO2 GOTO TIEMPO2 ; DE ESTAR EN ALTO VA A TIEMPO2 BCF INTCON,2 ;LIMPIA CONTADOR BTFSS CUENTA,3 GOTO CICLOR ;CHECA SI YA ES 8 VECES PARA MANDAR LA BANDERA A ; EL CICLOR DE NO HABER BANDERA CONTINUA ;EN RETURN EL CICLO FINALIZA RETARDOS DE 135 ms ; Y DE 1.2 SEGUNDOS. RETURN END ;SALIR DE RETARDO ; FIN DE PROGRAMA Ya teniendo el programa grabado se procedió a adaptar lo último que es la activación cerrando un circuito que active la memoria al momento de que exista una falla o indicación, esto no fue más que dejar abierto el circuito de alimentación del PIC16F84A para que cuando el relevador o SW1 cierre el circuito el PIC inicie su rutina así logramos que el PIC no este trabajando durante temporadas muy largas y asegurar que siempre esté en buenas condiciones, que prolongue el tiempo de servicio y funcionamiento. * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 72

68 5.3 Formado de PCB y fallas encontradas. Posteriormente de haber hecho la adaptación del activado y desactivado del PIC16F84A se formó el circuito completo en proto-board para así hacer las pruebas finales con la telealarma completa haciendo el envío de señales en frecuencias de prueba de Comisión Federal de Electricidad (CFE), lo que nos arrojó un resultado favorable, se pudo hacer el envío de señal con éxito salvo algunas excepciones, que serían las caídas de tensión pequeñas las cuales creaban que los transistores no activaran correctamente, esto se solucionó tomando las mediciones con osciloscopio para saber los valores que necesitaban las resistencias de base debido a que el PIC provocaba un consumo un poco más alto de lo calculado ya hecho esto, se procedió a hacer la las pruebas correspondientes, con lo cual se obtuvo el éxito en las pruebas ejecutadas. Terminadas las pruebas se comenzó a hacer los *PCB en el software de diseño ULTIBOARD, con lo que quedaría así conformado el circuito impreso en tarjeta fenólica; el *PCB se encuentra en los anexos al final de ésta tesis para posteriores impresiones y/o uso de personal técnico del departamento de comunicaciones y control de Comisión Federal de Electricidad CFE. Se realizó el diagrama esquemático, también anexo en esta tesis, con el software MULTISIM el cual es de diseño de diagramas esquemáticos y simulación de circuitos. * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 73

69 5.4 Diagrama de Flujo para el Funcionamiento de la Telealarma. Inicio 1 Entrada de señal Contador 15 seg. Activa RB1 Manda a transistor Q1 Activa PTT Fin de programa A Activa tono de identificacion RB2 Due 1.2 seg. Sigue activado?. Fin de programa Trancurre activado PTT 135 ms. A Sigue activado?. Transcurre activado PTT 135 ms. Sigue activado?. 2 Fin de programa * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 74

70 2 Activa tono de dirección 135 ms. B Sigue activado?. Trancurre activado PTT 135 ms Envío de rutina imprime 0 en todos los bits hasta llegar a 2 minutos 45 segundos. Fin de programa Sigue activado?. Sigue activado?. 1 B Fin de programa Figura 5.1 En este diagrama se muestra la forma en que trabaja el PIC16F84A en el programa interno. Este ciclo es de muestra solo para la primera alarma, ésta puede sufrir cambios de acuerdo al número de tonos de dirección que se agreguen para las demás telealarmas que se realicen posteriormente. * Printed Circuit Board tarjeta de circuito impreso 75

71 CAPÍTULO VI EVALUACIÓN ECONÓMICA.

72 6.1 Listado de componentes. 77

73 CAPÍTULO VII RESULTADOS OBTENIDOS.

74 7.1 Evaluación de resultados. La transmisión de las señales de sonido o tonos enviados por la frecuencia de prueba de Comisión Federal de Electricidad fueron favorables ya que éstas se hicieron conforme fue desarrollándose el proyecto, esto nos fue arrojando los datos en los que se encontraban las fallas que posteriormente se corrigieron para dar así un resultado óptimo en las telealarmas. Hasta ahora no se han dado totalmente los resultados esperados debido a que las fallas no son muy frecuentes pero se han disminuido con esta aplicación hasta lo que va en curso, sí dan resultado, ya que solo se han visto algunas muestras de que es funcional el equipo desarrollado. Ahora que con la temporada de ventarrones y lluvias es cuando se detectan mas fallas debido a que los cables son mas sensibles al movimiento ya sea con ramas de árboles o por apagones provocados por descargas eléctricas cuando llueve, ahí es el momento fuerte en que se logre comprobar el uso de telealarmas. Además de que la delincuencia por el momento no se ha detectado pero se espera un resultado favorable cuando se presente algún nuevo caso en cualquiera de las subestaciones y puntos de repetición de Comisión Federal de Electricidad. 79

75 CONCLUSIONES.

76 Conclusiones. A la conclusión que en lo personal he llegado es que al haber tenido un curso intensivo de 2 años en la Universidad Tecnológica de Querétaro sirve demasiado, el trabajar bajo presión es bueno, ahora bien, el curso no es lo bastantemente suficiente debido a que el tiempo es muy corto; la estancia y la estadía sirven bastante de apoyo ya que entrando a un campo laboral nunca se deja de aprender, claro está que el título de TSU no da las mismas ganancias que la ingeniería pero comprobé que somos capaces de desarrollar las mismas o más funciones que ellos no hacen ; hace falta más refuerzo en materiales de apoyo para la programación de PIC S, ya que las necesidades no solo de una empresa sino también del país son de avance tecnológico y desarrollo de tecnología. Además el idioma inglés en la Universidad Tecnológica de Querétaro da muy buen nivel ya que la mayoría de la instrumentación manejada y manuales de referencia llegan en este idioma. 81

77 BIBLIOGRAFÍA. Libros Manual NTE semiconductors 10ª edición. Manual de radio comunicadores de Motorola. Datasheets. Hojas de datos PIC16F8X.pdf disponible en CD adjunto. Apuntes personales de electrónica y automatización. Links

78 ANEXOS.

79 Diagramas de tonos de identificación y dirección. En este diagrama se muestra la forma de trabajo del PIC16F84A para el activado de PTT y envío de tonos de identificación y dirección. 5v 0 TIEMPO 2100 ms, La figura muestra el comportamiento del bit RB1 del PIC16F84A al accionar el PTT del radio transmisor para hacer la apertura de señal en la que posteriormente será introducida la señal de audio como se muestra en la siguiente figura: 5v A B A C A C 0 TIEMPO ms, La señal que es transmitida por medio del micrófono del radio utilizando el bit RB2 del PIC16F84A; debido a que las características sugeridas por los ingenieros de Comisión Federal de Electricidad fueron que se trabajara con un código que fuera fácil de comprender, así es que se aplicó un código morse que cubre las necesidades del departamento de comunicaciones y control. Donde A es un retardo de 135mS. Para proteger la señal al momento del envío, parecido a un protocolo de comunicación, B es el tono de identificación el cual nos informa que hay alguna alarma o indicación activada y C es el tono de dirección, este nos da la ubicación de la alarma, en qué subestación o punto de repetición se encuentra la alarma. 83

80 5v A B A C A C A 0 TIEMPO 2100 ms, La grafica muestra como trabaja el PIC16F84A al momento de activar el PTT de l radio comunicador y hacer el envío de tonos por medio del micrófono del radio esto es en tiempo real de trabajo. Tabla de códigos de identificación y dirección. Identificación Dirección Nª de tonos *Lugar Tono largo 50 y 100 Hz 1 San Luis de la Paz Tono largo 50 y 100 Hz 2 Cimatario Tono largo 50 y 100 Hz 3 Posos *De acuerdo a la ubicación de las alarmas puede haber cambios en el lugar. 84

81 Esquemático de configuración del PIC16F84A. Esquemático de conexión básica del PIC16F84A. 85

82 RESUMEN DEL JUEGO DE INSTRUCCIONES DE LOS MICROCONTROLADORES PIC16F87x INSTRUCCIONES QUE MANEJAN REGISTROS NEMONICOS PARAME TROS OPERACION CICLOS FORMATO ( 14 bits) FLAGS ADDWF f,d Suma W y f dfff ffff C, DC, Z ANDWF f,d AND W y f dfff ffff Z CLRF f Borra f (Pone todos los bits a 0) fff ffff Z CLRW --- Borra W xxx xxxx Z COMF f,d Complementa f dfff ffff Z DECF f,d Decrementa f dfff ffff Z INCF f,d Incrementa f dfff ffff Z IORWF f,d OR entre W y f dfff ffff Z MOVF f,d Mueve f dfff ffff Z MOVWF f Mueve W a f fff ffff --- NOP --- No peración xx RLF f,d Rotación de f a izda. a través de C dfff ffff C RRF f,d Rotación de f a dcha. a través de C dfff ffff C SUBWF f,d Resta W a f (f - W) dfff ffff C, DC, Z SWAPF f,d Intercambia nibbles dfff ffff --- XORWF f,d OR exclusiva de W con f dfff ffff Z INSTRUCCIONES QUE MANEJAN BITS NEMONICOS PARAME TROS OPERACION CICLOS FORMATO ( 14 bits) FLAGS BCF f,b Puesta a 0 del bit b de f bb bfff ffff --- BSF f,b Puesta a 1 del bit b de f bb bfff ffff --- INSTRUCCIONES QUE MANEJAN OPERANDOS INMEDIATOS NEMONICOS PARAME TROS OPERACION CICLOS FORMATO ( 14 bits) FLAGS ADDLW k Suma inmediata con W x kkkk kkkk C, DC, Z ANDLW k AND inmediato con W kkkk kkkk Z IORLW k OR inmediato con W kkkk kkkk Z MOVLW k Mueve a W un valor inmediato xx kkkk kkkk --- SUBLW k Resta W de un inmediato (k-w) x kkkk kkkk C, DC, Z XORLW k OR exclusiva inmediato con W kkkk kkkk Z INSTRUCCIONES DE CONTROL Y ESPECIALES NEMONICOS PARAME TROS OPERACION CICLOS FORMATO ( 14 bits) FLAGS CALL k Llamada a subrutina kkk kkkk kkkk --- CLRWDT --- Borra o reinicializa el Watchdog #TO, #PD GOTO k Salto incondicional kkk kkkk kkkk --- RETFIE --- Retorno de interrupción (GIE = 1) RETLW k Retorno de subrutina y carga W=k xx kkkk kkkk --- RETURN --- Retorno de subrutina SLEEP --- Pasa al modo de reposo #TO, #PD INSTRUCCIONES DE "BRINCO" NEMONICOS PARAME TROS 86

83 OPERACION CICLOS FORMATO ( 14 bits) FLAGS BTFSC f,b Comprueba el bit b de f. Brinco si 0 1 (2) 01 10bb bfff ffff --- BTFSS f,b Comprueba el bit b de f. Brinco si 1 1 (2) 01 11bb bfff ffff --- DECFSZ f,d Decrementa f. Brinco si 0 1 (2) dfff ffff --- INCFSZ f,d Incrementa f. Brinco si 0 1 (2) dfff ffff