domingo, 17 de marzo de 2013

Marcador de polideportivo controlado por Android e I2C


          Este proyecto consite en controlar un marcador de polideportivo desde un dispositivo móvil con sistema operativo Android. Los marcadores de hoy en día están controlados por aparatos voluminosos y repletos de cables, con este proyecto simplemente accederíamos al manejo a través de un dispositivo móvil y agilizar el proceso de montaje de los marcadores.

        Se va a diseñar una aplicación para poderse instalar en un dispositivo móvil que puede ser una tablet o un smartphone. Este se va a comunicar con el marcador mediante bluetooth y le va transmitir los datos que se desea para que la visualización sea la correcta.




El marcador está fomado por diplays de 7 segmentos 101.2 mm (4 pulgadas) alimentados a 12V. Todos estos diplay están controlados por un PIC (16F876) que es el cerebro del marcador. Dado que la tensión de alimentación del PIC es de 5 V el PIC solo no tiene la potencia necesaria para encender todos los diplays por lo que se ha utilizado el integrado SAA1064 que puede soportar varias tensiones de entrada entre los cuales se encuenta los 12 V y de está forma podemos controlar los displays.El integrado SAA1064 es controlado por el puerto I2C del PIC pero debido a algunas complicaciones se ha tenido que realizar 1 puerto I2C para cada intergrada para que así de este modo no haya ningún tipo de interferencias entre estos.

    La aplicación para Android ha sido creada con el AppInventor que es una herramienta gratis desarrollada por google para crear aplicaciones, tiene ciertas limitaciones pero para crear aplicaciones basicas nos sirve.

    A continuación se van a explicar todos los pasos necesarios para poder crear el proyecto:
  • Edición del esquema
    En este paso se diseña el esquema eléctrico del ciurcuito que se desea realizar . Para ello se ha utiliza el programa PROTEUS concretamente la parte de ISIS que está más enfocada a la parte eléctrica del circuito.A continuación, en la figura 1 se puede observar el esquema eléctrico final.

     Para la edición del esquema se han utilizado los componentes que se usaran en el prototipo, en la siguiente lista se muestran exactamente los componentes ha utilizar:
- 11 conectores de 8 pines
- 12 conectores de 2 pines
-  Microcontrolador PIC 16F876A
- 3 SAA1064
- 2 ULN2003A
- 10 resistencias 10KΩ
- 2 resistencias 4k7Ω
- resistencia750Ω
- 3 condensadores 4.7nF
- 6 condensadores 1nF
- 1 cristal de cuarzo 4 Mhz
-10 displays (4 pulgadas)
-1 display (1.75 pulgadas)
-10 LED´s 2.0mm de diametro

Fig 1. Esquema eléctrico

  • Simulación del circuito
    Este paso nos permite observar el comportamiento de los componentes y asegurar de que todas las conexiones están bien y que ningún componente tiene invertida la polaridad. El programa ISIS nos permite realizar también este paso pero hay que realizar una pequeños cambios y ajustes como se puede ver los siguientes esquemas.
    En esta ocasión al ser un circuito muy completo, con bastantes componentes y con una programación pesada, la simulación no se puede realizar al completo, por ello, se ha hecho la simulación por partes. Por un lado  un esquema de 4 Displays  (Ya que cada SAA controla 4 de ellos) y por otra parte una simulación con 10 LEDS.

  • Prueba del circuito
    Esta etapa del proyecto consiste en probar el circuito para ver si todos los componentes funcionan correctamente y entrega la tensión deseada. Antes de empezar a probar el circuito se deben buscar todos los componentes físicamente para poder observar sus características físicas.
    Para hacer la prueba del circuito se hace el montaje en la placaboard, se montan todos los componentes de la manera que están en el esquema, se procede a hacer el cableado de todo el circuito.
  • Diseño de la PCB
    Cuando todos los componentes están comprobados y funcionan correctamente se tiene que realizar el diseño de la PCB, este diseño se realiza con ARES (un programa del software PROTEUS). La PCB va a diseñarse a 2 caras.
    Para hacer el diseño se tienen que asignar todas las huellas a los componentes del esquema en el programa ISIS para la hora de pasarlo al ARES cada componete tenga su huella, esto sirve para saber lo que ocupa cada componete y como los vamos a colocar en la placa como se puede observar en la figura 2.
Fig 2. Diseño PCB

  • Fabricación de la PCB
    Este paso se ha realizado con una máquina LPKF S62 donde le inportamos los archivos Gerber creado anteriormente con el programa ARES.
    Primero se hacen los agujeros luego se metaliza la placa para que asi se comunique una cara con la otra. Una vez acabado este proceso se vuelve a llevar la placa a la máquina LPKF para relizar las pistas de las 2 caras.
  • Montaje y soldadura
    Una vez que se tiene la placa con sus respectivas pistas el siguiente proceso es montarlo, se colocan todos los componentes encajándose en la placa teniendo en cuenta que cumpla con el esquema del circuito para asegurar el correcto funcionamiento.
    Se observa otra vez el esquema para que no haya fallos y se procede a soldar con estaño todos los componentes.
    Una vez soldado se comprueba con un polímetro que no haya contactos no deseado.

  • Programación
    Una vez que ya se tiene el prototipo acabado se procede a programar tanto el PIC que utiliza lenguaje de programación C como la aplicación de Android que es una programación de entorno gráfico.La programación en C requiere cierto tiempo realizara para tener un buen control sobre el puerto I2C y se mediante Android se reciben diferentes caracteres para modificar la infpormación que emite el marcador dependiendo del movimiento que se quiera realizar.

    La programación en Android se realiza con el AppInventor que es una herramienta grátis de google para poder realizar aplicaciones. A continuación en las siguientes figuras  podemos observar la interfaz de usuario de donde se controla el marcador.
   
Fig 3. Diseño interfaz de usuario
       Debajo de cada botón hay una programación específica , la programación es en tipo de bloques , a continución en las figuras se mostrarán algunos ejemplos de la programación de Android.

Fig 4. Botón Periodo
Fig 5. Botón para Desconectar



Fig 6. Botón SALIR
Fig 7. Botón ATRÁS (combiar de pantalla)



         Para comunicar el marcador con el dispositivo móvil se va ha utilizar el bluetooth. En la PCB se ha incorporado un módulo de bluetooth que se comunica con la tablet o móvil mediante un  protocolo creado por el programador.

         Se ha realizado un video para explicar el funcionamiento y donde se muestra el funcionamiento del mismo. Este video se ha subido al canal del Departamento de ELECTRÓNICA DE DON BOSCO y el video se puede visualizar en el siguiente enlace:














2 comentarios:

  1. les felicito por tan buen trabajo. me podrían compartir, por favor, el esquema de circuito. gracias juliocquinterog@hotmail.com

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  2. hola, me gustaria saber si me pueden vender el diagrama y programacion para hacerselos a unos chicos que lograron que el gobierno les hiciera una cancha de futbol rapido en un lote baldio y deseo fabricar un marcador para que este mas completo el proyecto de la cancha, mi correo es mazkanet@gmail.com, gracias

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