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MEMORIA Volumen 2 Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas HOJA DE IDENTIFICACIÓN  Titulo del Proyecto: Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas  Título del documento: Memoria  Nº de volumen: 2  Autor del Proyecto: Nombre: Roberto Esteban Ibáñez Titulación: Ingeniería Técnica Industrial, especialidad Electrónica DNI: 76919342-M Dirección profesional: C/Emilio Castelar 13-15-17, 1ºB, 50013 Zaragoza Teléfono: 661 49 08 01 Correo electrónico: [email protected]  Cliente: Nombre: Luis Porta Royo Empresa: Universidad de Zaragoza, departamento de Ingeniería Eléctrica Dirección profesional: C/María de Luna 3, Edificio Torres Quevedo, 50018 Zaragoza Correo electrónico: [email protected] Fecha y firma: Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 1 Índice: 1. Objeto ...................................................................................... 4 2. Alcance .................................................................................... 5 3. Antecedentes ........................................................................... 6 4. Normas y referencias diversas ............................................... 12 4.1. Referencias normativas y legales ..................................... 12 4.2. Bibliografía ....................................................................... 13 4.3. Programas de cálculo utilizados ....................................... 14 4.3.1. Altium Designer Summer 2009 ................................ 14 4.3.2. Autocad 2010 ........................................................... 15 4.3.3. mikroBasic v7.0.0.2 .................................................. 15 4.3.4. MPLAB IDE v8.70 ...................................................... 16 4.3.5. GLCD Font Creator v1.2............................................ 17 5. Definiciones y abreviaturas .................................................... 18 5.1. Definiciones...................................................................... 18 5.2. Abreviaturas ..................................................................... 19 Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 2 6. Requisitos de diseño .............................................................. 22 7. Análisis de soluciones ............................................................ 24 7.1. Fuente de alimentación ................................................... 24 7.1.1. Pila ........................................................................... 24 7.1.2. Regulador de tensión ............................................... 26 7.2. Placa de control ................................................................ 27 7.2.1. Microcontrolador ..................................................... 27 7.2.2. Display gráfico .......................................................... 29 7.3. Placa sensora ................................................................... 31 7.3.1. Microcontrolador ..................................................... 31 7.3.2. Amplificador operacional ......................................... 32 7.3.3. Sensor de aceleración .............................................. 33 8. Resultados finales .................................................................. 35 8.1. Pila alcalina Duracell Ultra Power .................................... 35 8.2. MIC5205-5.0YM5 ............................................................. 36 8.3. PIC18F4620 ...................................................................... 37 8.4. LGM12864B-NSW-BBW .................................................... 40 Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 3 8.5. PIC18F1220 ...................................................................... 41 8.6. MCP6271 .......................................................................... 45 8.7. Módulo ADXL335_BREAKOUT .......................................... 46 9. Planificación ........................................................................... 47 Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 4 1. OBJETO El Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas ha sido desarrollado, como su propio nombre indica, para detectar vibraciones y oscilaciones en máquinas rotativas e instalaciones industriales. Además, lleva incorporado una función adicional que permite al usuario determinar inclinaciones respecto a la superficie horizontal terrestre, dando al dispositivo una enorme multifuncionalidad. La medición y análisis de vibraciones se utiliza, junto a otros procedimientos, en todo tipo de industrias como técnica de diagnóstico de defectos y también, para evaluar la integridad de máquinas y estructuras. Generalmente, la principal causa de las vibraciones reside en problemas mecánicos tales como desequilibrio de elementos, desalineación de acoplamientos, engranajes desgastados o dañados, rodamientos deteriorados o incluso, problemas eléctricos. Los conocidos vibrómetros son los instrumentos que con más frecuencia se emplean para realizar dichas tareas de análisis. La mayoría de ellos proporcionan parámetros de aceleración, velocidad o variación de las vibraciones, pero muy pocos lo hacen de manera gráfica. Nuestro aparato es capaz de representar las ondas correspondientes a las aceleraciones medidas, lo que permite una mejor compresión de los resultados y gracias a la sencillez de sus menús, hacen a este sistema la alternativa perfecta para desempeñar todas aquellas funciones relacionadas con el mantenimiento de la maquinaria industrial. Por último, añadir que sus reducidas dimensiones y la posibilidad de fijar el sensor de aceleración a cualquier parte de la máquina o pieza a analizar, lo convierten en un utensilio cómodo, rápido y fácil de manejar. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 5 2. ALCANCE El Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas es ideal para que los trabajadores de mantenimiento de las empresas comprueben de forma rápida e in situ las vibraciones en piezas, máquinas e instalaciones. Las destacadas características técnicas que posee el dispositivo, lo convierten en la solución óptima para cualquier análisis dentro del sector industrial. Su rango de aplicación es muy amplio, incluyendo motores, generadores, turbinas, engranajes, cojinetes, ventiladores y sistemas complejos, facilitando al usuario una rápida visualización de la carga y desgaste de las piezas mecánicas analizadas. En función de la frecuencia y la amplitud de las vibraciones obtenidas se puede llegar a determinar la gravedad o severidad de las mismas. Nuestro dispositivo se caracteriza por poder adquirir aceleraciones en el rango máximo de ±3g en cualquiera de los tres ejes (de forma individual o simultáneamente en los ejes X e Y) y a unas frecuencias de muestreo que irán desde 1Hz (1 muestra cada 1s) hasta 1000Hz (1 muestra cada 1ms) en los ejes X e Y, o hasta 500Hz (1 muestra cada 2ms) en el eje Z. Además de esto, se incluye la posibilidad de conocer el grado de inclinación respecto a la horizontal en la que se encuentra la máquina en todo momento, con el fin de evitar posibles problemas derivados de unas malas condiciones de funcionamiento. Por último, destacar que gracias al sistema de alimentación a base de pilas que posee, permite al trabajador realizar mediciones allí donde fuera necesario y sin necesidad de conectarlo a la red eléctrica. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 6 3. ANTECEDENTES Con la aparición de los primeros instrumentos musicales, y en especial, con los instrumentos de cuerda, la gente empezó a mostrar interés por el estudio del fenómeno de las vibraciones. Numerosos fueron los acontecimientos y las personas que sentaron las bases conceptuales dentro de este campo. Tales de Mileto, Pitágoras de Samos, Aristóteles o Euclides, son algunos de los nombres propios destacados durante este periodo comprendido entre la antigüedad y el Renacimiento. Empezaba así a vislumbrarse la relación existente entre el sonido y las vibraciones mecánicas. Durante el Renacimiento, y hasta mediados del siglo XIX, el desarrollo matemático y conceptual fue enorme, dando lugar a la consolidación del cuerpo teórico de las vibraciones, así como a grandes progresos en los instrumentos de medición de las mismas. Galileo, por ejemplo, encontró la relación existente entre la longitud de la cuerda de un péndulo y su frecuencia de oscilación. Newton con sus leyes del movimiento, o Coulomb con su vibración torsional, fueron algunos de los grandes personajes que empezaron a estructurar el estudio de las vibraciones como ciencia. Una vez establecido el marco teórico, el factor determinante de la consolidación del enfoque ingenieril en las vibraciones, fue el desarrollo de la maquinaria de alta velocidad, que se llevó a cabo gracias a la presión ejercida por la industrialización. La locomotora, el automóvil, el avión, la máquina de vapor o la turbina, son ejemplos de las nuevas máquinas que iban apareciendo, y con ellas, nuevos conceptos y aplicaciones ingenieriles. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 7 Sin embargo, no fue hasta la aparición de los primeros transductores (dispositivos electrónicos que miden una magnitud física y la convierten en una señal eléctrica proporcional a la magnitud medida), cuando se produjo la verdadera revolución tecnológica en las técnicas de estudio y análisis de las vibraciones en las máquinas rotativas. Los primeros transductores eran capaces de medir el movimiento de un cuerpo a lo largo de una trayectoria rectilínea, o lo que es lo mismo, el desplazamiento lineal que este sufría cuando se veía modificada su magnitud física correspondiente. En consecuencia, se le atribuyo a este tipo de dispositivos el nombre de transductores de desplazamiento. Sin duda, uno de los transductores de desplazamiento más conocidos fue el LVDT o transformador lineal variable diferencial. Estos dispositivos estaban compuestos por tres bobinas (una en el primario y dos en el secundario conectadas en anti-serie), colocadas en el interior de un eje cilíndrico hueco, y un núcleo ferromagnético, también cilíndrico, sujeto a la pieza o máquina de la que se quería conocer el desplazamiento. En función de lo que se desplazara el núcleo ferromagnético en el interior del eje, se obtenía una tensión de salida proporcional a dicho Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 14 - www.neoteo.com/categoria/Electrónica - www.aimangz.com - www.longtech-display.com - www.duracelldirect.es - www.mikroe.com • Libros: - Apuntes de Microprocesadores (Freescale 9S08). 2008-2009. Bonifacio Martin del Brío/Antonio Bono Nuez. Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones – EUITIZ – Universidad de Zaragoza. - Transductores y Sistemas de Instrumentación. 2008-2009. Bonifacio Martin del Brío/Antonio Bono Nuez. Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones – EUITIZ – Universidad de Zaragoza. - Diseño e ingeniería asistida por ordenador con Protel DXP. 2004. Manuel Torres Portero/Miguel Ángel Torres Portero. Editorial RA-MA. - PIC Microcontrollers – Programming in BASIC. 2010. Milan Verle. mikroElektronika. 4.3. PROGRAMAS DE CÁLCULO UTILIZADOS 4.3.1. ALTIUM DESIGNER SUMMER 2009 Altium Designer es un conjunto de programas para el diseño electrónico en todas sus fases y para todas las disciplinas, ya sean esquemas, simulación, diseño de circuitos impresos, implementación de FPGA, o desarrollo de código para microprocesadores. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 15 No se trata de un conjunto de paquetes sueltos vendidos como una suite y conectados mediante archivos externos, sino de un programa único que crea un entorno y comunica al usuario con los distintos servidores (por ejemplo, editor de texto, editor de esquemas, editor de PCB,…). 4.3.2. AUTOCAD 2010 AutoCAD es un programa de diseño asistido por ordenador para dibujo en 2D y 3D. Actualmente es desarrollado y comercializado por la empresa Autodesk. Al igual que otros programas de diseño asistido por ordenador, AutoCAD gestiona una base de datos de entidades geométricas (puntos, líneas, arcos, etc.) con la que se puede operar a través de una pantalla gráfica en la que se muestran estas, el llamado editor de dibujo. La interacción del usuario se realiza a través de comandos, de edición o dibujo, desde las líneas de órdenes, a la que el programa está fundamentalmente orientado. 4.3.3. MIKROBASIC v7.0.0.2 MikroBasic es un compilador de lenguaje BASIC para los microcontroladores PIC de Microchip. Está diseñado para desarrollar, construir y depurar aplicaciones integradas basadas en dichos microcontroladores. Este entorno de desarrollo cuenta con numerosas características de entre las que destacan principalmente las siguientes: • Sintaxis BASIC fácil de aprender. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 16 • IDE fácil de usar. • Código muy compacto y eficiente. • Equipos y bibliotecas de software. • Simulador de software. • Depurador de hardware. Además, incluye un elevado número de ejemplos prácticos que permiten un rápido inicio en la programación de microcontroladores PIC. 4.3.4. MPLAB IDE v8.70 MPLAB es un software que junto con un emulador y un programador de los múltiples que existen en el mercado, forman un conjunto de herramientas de desarrollo muy completo para el trabajo y/o diseño con los microcontroladores PIC desarrollados y fabricados por la empresa Arizona Microchip Technology (AMT). MPLAB incorpora todas las utilidades necesarias para la realización de cualquier proyecto y, para los que no dispongan de un emulador, el programa permite editar el archivo fuente en lenguaje ensamblador de nuestro proyecto, además de ensamblarlo y simularlo en pantalla, pudiendo ejecutarlo posteriormente en modo paso a paso y ver como evolucionarían de forma real tanto sus registros internos, la memoria RAM y/o EEPROM de usuario como la memoria de programa, según se fueran ejecutando las instrucciones. Además el entorno que se utiliza es el mismo que si se estuviera utilizando el emulador. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 17 4.3.5. GLCD FONT CREATOR v.1.2 GLCD Font Creator es un programa que permite crear fuentes personalizadas, símbolos e iconos para pantallas gráficas de cristal líquido. Se caracteriza por su agradable e intuitivo interfaz. Permite al usuario diseñar letras a partir de cero o mediante la importación de fuentes ya existentes en el sistema, modificarlas e incluso aplicar determinados efectos, para finalmente exportar el código generado al compilador que se elija. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 18 5. DEFINICIONES Y ABREVIATURAS 5.1. DEFINICIONES • Acelerómetro: aparato que mide la aceleración. • Amplificador Rail-to-Rail: tipo de amplificador operacional con polarizaciones muy bajas y alta elongación en la entrada y/o en la salida. • Datasheet: documento que resume el funcionamiento y otras características de un componente o subsistema con suficiente detalle para ser utilizado correctamente. • Display: dispositivo de ciertos aparatos electrónicos, como los teléfonos y las calculadoras, destinado a la representación visual de información. • Efecto Doppler: aparente cambio de frecuencia de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. • Inclinómetro: aparato para determinar la dirección del campo magnético terrestre con referencia al plano del horizonte. • Interferometría: proceso de cuantización del fenómeno que se observa cuando se superponen dos frentes de onda luminosos, que dependen del retraso relativo entre las ondas que se superponen. • Memoria flash: tecnología de almacenamiento, derivada de la memoria EEPROM, que permite la lectura y escritura de múltiples posiciones de memoria en la misma operación. • Pin: palabra inglesa que significa “clavija”. Cada una de las patillas metálicas de un conector multipolar. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 19 • Píxel: superficie homogénea más pequeña de las que componen una imagen, que se define por su brillo y color. • Retroiluminación LED: tipo de iluminación de pantallas LCD, utilizado principalmente en telefonía móvil y dispositivos de pantalla pequeña, que consta de LEDs, reemplazando así las tradicionales lámparas fluorescentes. • Sensor: dispositivo que detecta una determinada acción externa, temperatura, presión, etc., y la transmite adecuadamente. • Slew Rate: efecto no lineal que presentan los amplificadores operacionales y que representa la velocidad máxima de la tensión de salida. Generalmente se expresa en V/µs. • Tensión dropout: diferencia de tensión entre la entrada y la salida necesaria para asegurar la operación lineal del circuito. • Vibración: movimiento de vaivén de una máquina o elemento de ella en cualquier dirección del espacio desde su posición de equilibrio. 5.2. ABREVIATURAS • BASIC: Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code. • CAD: Computer Aided Design (diseño asistido por ordenador). • ECCP: Enhanced Capture/Compare/PWM. • EEPROM o E²PROM: Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM borrable y programable eléctricamente). Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 20 • EMC: Electromagnetic Compatibility (compatibilidad electromagnética). • EUSART: Enhanced Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter. • FPGA: Field Programmable Gate Array (matriz de puertas lógicas programables). • GBWP: Gain BandWidth Product (producto de la ganancia por el ancho de banda). • GLCD: Graphic Liquid Crystal Display (pantalla gráfica de cristal líquido). • I 2 C: Inter-Integrated Circuit (circuitos inter-integrados). • IDE: Integrated Development Environment (entorno de desarrollo integrado). • ISO: International Organization for Standardization (organización internacional de normalización). • LCD: Liquid Crystal Display (pantalla de cristal líquido). • LDV: Laser Doppler Vibrometer (vibrómetro láser Doppler). • LVDT: Linear Variable Differential Transformer (trasnformador lineal variable diferencial). • LED: Light-Emitting Diode (diodo emisor de luz). • MEMS: MicroElectroMechanical Systems (sistemas microelectromecánicos). • MSSP: Master Synchronous Serial Port. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 21 • OHSAS: Occupational Health and Safety Assessment Specification (especificación de evaluación de la seguridad y la salud en el trabajo). • PCB: Printed Circuit Board (placa de circuito impreso). • PIC o PICmicro: Peripheral Interface Controller (controlador de interfaz periférico). • PWM: Pulse-Width Modulation (modulación por ancho de pulsos). • RoHS: Restriction of the use of certain Hazardous Substances (restricción del uso de ciertas sustancias peligrosas). • ROM: Read-Only Memory (memoria de solo lectura). • SPI: Serial Peripheral Interface (interfaz de periféricos serie). • SRAM: Static Random Access Memory (memoria estática de acceso aleatorio). • STN: Super Twisted Nematic. • UNE: Una Norma Española. • WEEE: Waste Electrical and Electronic Equipment (residuos de aparatos eléctricos y electrónicos). Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 22 6. REQUISITOS DE DISEÑO Pretendemos diseñar un Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas con las siguientes características: • Sistema electrónico basado en lógica programable. • Comunicación entre microcontroladores a través del puerto de comunicación serie. • Almacenamiento de datos temporales en memoria RAM estática del microcontrolador principal. • Almacenamiento de datos resultantes de la calibración en memoria EEPROM del microcontrolador principal. • Conversión analógica-digital en el microcontrolador secundario. • Obtención de valores de aceleración en tres ejes distintos. • Representación de aceleraciones de manera individual o simultánea. • Representación de inclinaciones. • Control y manejo del dispositivo por medio de pulsadores a través de sencillos menús para el usuario. • Activación/Desactivación del sistema mediante pulsador. • Señalización acústica de advertencia programable por el usuario. • Visualización a base de display gráfico de cristal líquido. • Control del contraste del display por hardware. • Control de la iluminación del display por software. • Alimentación mediante batería o pila que permita una autonomía superior a 15 horas. • Diseño del equipo para asegurar la compatibilidad electromagnética (EMC). Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 23 • CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: para el montaje del equipo se utilizarán cajas de metal o de plástico diseñadas a propósito, o prefabricadas. Se buscarán dimensiones reducidas para una manipulación cómoda y adecuada. • CARACTERÍSTICAS AMBIENTALES DE FUNCIONAMIENTO: - Rango de temperaturas entre 0⁰C y 75⁰C. - Rango de humedad relativa entre 5% y 85%. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 30 sirven para un controlador de GLCDs concreto, el KS0108. Así pues, resultará de vital importancia encontrar un display gráfico que lleve incorporado este tipo de controlador o uno equivalente. Aspectos fundamentales, como el tamaño o la resolución de la pantalla, influirán también en la elección final. De entre las muchas posibilidades existentes, elegir una resolución de 128x64 pixeles nos pareció lo más indicado. Al no ser excesivamente grande, el display no se encarece demasiado, y además, se ajusta a las reducidas dimensiones del sistema. Sin embargo, tampoco resultará demasiado pequeña, pues permitirá representar y observar las gráficas y valores de las aceleraciones obtenidas con total claridad. El LXG128X64STY fue nuestra primera opción. Este display gráfico cumplía con todos los requisitos anteriormente mencionados. No obstante, su forma rectangular y sus dimensiones exteriores impedían la colocación de ciertos componentes sobre la PCB, razón por la cual nos vimos obligados a buscar otro. Finalmente, y tras una larga búsqueda, dimos con la pantalla idónea para nuestro prototipo: el LGM12864B-NSW- BBW. Una vez elegido este, se pensó en la posibilidad de adaptarle un panel táctil resistivo para poder controlarlo sin necesidad de pulsadores. Aunque es verdad que el espacio que se puede ganar es considerable, la circuitería y la programación del micro necesaria para controlar dicho panel dificultarían demasiado el proyecto. Si además, tenemos en cuenta que nuestro dispositivo será utilizado normalmente por personal de mantenimiento y que por regla general llevaran las manos sucias, la idea de pensar en controlar el dispositivo de manera táctil resulta poco apropiada. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 31 7.3. PLACA SENSORA 7.3.1. MICROCONTROLADOR A la hora de elegir el microcontrolador secundario, además de considerar los requisitos mínimos de diseño, será muy importante cerciorarse de que este pertenezca a la misma familia que el microcontrolador principal. El ancho del bus de datos de ambos deberá coincidir para que la transmisión de valores entre ellos a través del puerto serie sea efectiva. Aparte de esto, el micro que finalmente se elija deberá tener, como poco, las siguientes características: un módulo EUSART para llevar a cabo la comunicación entre microcontroladores y la transmisión de datos entre ellos, un conversor analógico-digital con al menos 3 canales (uno por cada eje del sensor) para realizar la conversión de los valores de aceleración obtenidos, y por último pero no menos importante, un reloj interno que permita trabajar a altas frecuencias, o en su defecto, los pines necesarios para conectar un oscilador externo que desempeñe dicha función. En lo que a memoria flash se refiere, no deberíamos de tener ningún problema, pues el programa encargado de controlar las funciones de la placa sensora apenas alcanzará los 500 bytes. Sin embargo, el número de pines del microcontrolador y el tamaño de este, deberán tenerse muy en cuenta. Inicialmente, emplear el PIC16F882 nos pareció lo más apropiado. Aunque este componente se ajustaba perfectamente a nuestras necesidades, sus dimensiones se excedían demasiado en relación a lo que andábamos buscando. Además, la mayoría de sus 28 patillas iban a quedarse inutilizadas, con lo que nos vimos obligados a buscar otra Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 32 alternativa. Al final, encontramos el PIC18F1220, un microcontrolador muy similar al anterior pero con 10 patillas menos, y que encima, se adaptaba perfectamente a las diminutas dimensiones de la PCB. 7.3.2. AMPLIFICADOR OPERACIONAL Como la mayoría de transductores, el sensor de aceleración empleado en el presente proyecto, proporcionará una tensión de salida en función de la magnitud física que se encarga de medir. En nuestro caso, el PIC18F1220 colocado en la placa sensora se encargará de convertir esta tensión analógica en digital. Para ello, será necesario conectar las salidas de dicho sensor a las entradas analógicas del ya mencionado microcontrolador. Sin embargo, esta conexión no se puede hacer directamente, pues el reducido consumo de corriente del transductor y las posibles impedancias, tanto a la salida de este como a la entrada de los canales analógicos del conversor A/D, podrían provocar errores de medición que no nos interesarían en absoluto. Para evitar este problema, normalmente se suelen utilizar unos amplificadores operacionales configurados como seguidores de tensión. De esta forma, y gracias a su elevada impedancia de entrada y a su prácticamente nula impedancia de salida, obtendremos la misma tensión en la entrada y en la salida del amplificador, aislando las etapas entre las que se encuentre y sin tener que preocuparnos por posibles problemas de consumo de corriente. El MCP6271, amplificador operacional Rail-to-Rail, será el componente elegido para desempeñar las funciones anteriormente mencionadas. Bastará con conectar el pin V ୍୒ି con el V ୓୙୘ para Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 33 configurarlo como seguidor de tensión, o como también se suele decir, como adaptador de impedancias. 7.3.3. SENSOR DE ACELERACIÓN Otro de los componentes más importantes del Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas. Desde un principio teníamos claro que el tipo de acelerómetro que queríamos emplear sería uno basado en tecnología MEMS. Como explicamos en el apartado Antecedentes del presente documento, este tipo de transductores se encuentran actualmente en auge y son utilizados en numerosos dispositivos electrónicos de uso cotidiano (teléfonos móviles, videoconsolas o automóviles son algunos ejemplos), razón por la cual decidimos hacer uso de ellos. Además, sus diminutas dimensiones resultaban perfectas para solventar nuestros problemas de espacio en las placas de circuito impreso. De las múltiples características que presentan estos componentes, nos centraremos principalmente en dos: el rango de aceleración y el número de ejes que son capaces de medir. Teniendo en cuenta esta última, se pueden distinguir tres tipos de acelerómetros: monoaxiales (miden aceleración en un solo eje), biaxiales (miden aceleración en dos ejes perpendiculares) y triaxiales (miden aceleración en tres ejes). En nuestro caso, y tal y como se especifica en los requisitos de diseño, nos veremos obligados a elegir uno de los últimamente mencionados. En cuanto a lo que al rango de aceleración se refiere, no se especifica ninguna condición, sin embargo, tendremos que ser capaces de elegir uno que nos permita analizar y visualizar las vibraciones correctamente pero sin llegar Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 34 a ser excesivamente elevado para que el precio no se incremente notoriamente. Encontrar un acelerómetro que se ajustará a todo lo que necesitábamos, resultó ser una tarea más que complicada. La mayoría de estos transductores, por no decir todos, se fabrican en encapsulados muy pequeños y con unos pines aun más pequeños si cabe, lo cual iba a suponer un serio problema. Los medios de los que disponíamos no nos permitían soldar esta clase de componentes de manera manual. Pese a esto, y como no éramos capaces de localizar sensores de aceleración de mayores dimensiones, probamos suerte con el ADXL335, versión mejorada del ADXL330 (acelerómetro empleado en los mandos de la Nintendo Wii). Tras varios intentos fallidos y cuando ya creíamos que encontrar una solución iba a resultar casi imposible, nos topamos con el módulo ADXL335_BREAKOUT. Este pequeño componente, que no es más que una pequeña PCB con el ADXL335 ya soldado de fabrica, nos permitirá medir aceleraciones en los ejes X,Y y Z dentro de un rango de ±3g. Lo único que tendremos que modificar serán los condensadores de filtrado que dicho módulo incorpora también de fabrica, para adecuar el ancho de banda de las mediciones al que realmente necesitemos (mirar cálculos justificativos del documento Anexos). Por lo demás, esta será la mejor opción a la hora de elegir el sensor de aceleración. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 35 8. RESULTADOS FINALES 8.1. PILA ALCALINA DURACELL ULTRA POWER El modelo de pila elegido finalmente para ser utilizado en el Sistema portátil para la medición de vibraciones en maquinas eléctricas es el siguiente: PILA ALCALINA DURACELL ULTRA POWER A continuación, se enumerarán algunas de las características más importantes de dicho componente. • Pila no recargable. • No contiene mercurio. • Pila alcalina de dióxido de manganeso. • Mayor autonomía que las pilas convencionales. • Peso: 46,5 gramos. • Tensión nominal: 9V. • Tamaño: PP3. • Código IEC: 6LR61. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 36 8.2. MIC5205-5.0YM5 El modelo de regulador de tensión elegido finalmente para ser utilizado en el Sistema portátil para la medición de vibraciones en maquinas eléctricas es el siguiente: MIC5205-5.0YM5 A continuación, se enumerarán algunas de las características más importantes de dicho componente. • Tensión dropout baja (165mV máximo). • Corriente máxima de salida de 150mA. • Alta precisión en la tensión de salida. • Corriente de polarización baja. • Coeficiente de temperatura muy bajo. • Ruido a la salida extremadamente pequeño. • Control lógico de la habilitación del regulador. • No contiene plomo. • Tensión de salida: 5V. • Encapsulado: SOT-23-5. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 37 8.3. PIC18F4620 El modelo de microcontrolador principal elegido finalmente para ser utilizado en el Sistema portátil para la medición de vibraciones en maquinas eléctricas es el siguiente: PIC18F4620 A continuación, se enumerarán algunas de las características más importantes de dicho componente. • 68K de memoria flash. • 3986 bytes de SRAM. • 1024 bytes de EEPROM. • 36 entradas/salidas. • Conversor analógico-digital de 10 bits (13 canales). • Módulo MSSP con I ଶ C y SPI. • Un módulo ECCP con PWM. • Un módulo EUSART. • 4 Timers (uno de 8 bits y 3 de 16 bits). • Anchura del bus de datos. 8 bits. • Encapsulado: TQFP (44 pines). Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 38 Por último, detallaremos la configuración de los registros más importantes del microcontrolador que son necesarios para que el dispositivo funcione a la perfección. Registro TXSTA R/W (0) R/W (0) R/W (0) R/W (0) R/W (0) R/W (0) R (1) R/W (0) CSRC TX9 TXEN SYNC SENDB BRGH TRMT TX9D 0 0 1 0 0 1 1 0 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 CSRC = 0  En modo asíncrono este bit es irrelevante. TX9 = 0  Transmisión de 8 bits seleccionada. TXEN = 1  Transmisión habilitada. SYNC = 0  Modo asíncrono seleccionado. SENDB = 0  Trasmisión Sync Break completada. BRGH = 1  Alta velocidad de transmisión seleccionada. TRMT = 1  Registro TSR vacío. TX9D = 0  Como TX9 = 0, este bit no tiene relevancia. Registro RCSTA R/W (0) R/W (0) R/W (0) R/W (0) R/W (0) R (0) R (0) R (x) SPEN RX9 SREN CREN ADDEN FERR OERR RX9D 1 0 0 0 0 0 0 0 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 39 SPEN = 1  Puerto serie habilitado (configura RX y TX como terminales del puerto serie). RX9 = 0  Recepción de 8 bits seleccionada. SREN = 0  En modo asíncrono este bit es irrelevante. CREN = 0  Recepción continua deshabilitada. ADDEN = 0  Como RX9 = 0, este bit no tiene relevancia. FERR = 0  No hay error de trama. OERR = 0  No hay error de desbordamiento. RX9D = 0  Como RX9 = 0, este bit no tiene relevancia. Registro BAUDCON R/W (0) R (1) U (0) R/W (0) R/W (0) U (0) R/W (0) R/W (0) ABDOVF RCIDL - SCKP BRG16 - WUE ABDEN 0 1 0 0 1 0 0 0 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 ABDOVF = 0  Como ABDEN = 0, este bit no tiene relevancia. RCIDL = 1  Recepción inactiva. SCKP = 0  En modo asíncrono este bit es irrelevante. BRG16 = 1  BRG de 16 bits seleccionado (SPBRGH y SPBRG). WUE = 0  Despertar micro por flanco de bajada en RX deshabilitado. ABDEN = 0  Autodetección de la velocidad de transmisión deshabilitada. LEYENDA: R/W: Bit de lectura/escritura. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 46 8.7. MÓDULO ADXL335_BREAKOUT El modelo de sensor de aceleración elegido finalmente para ser utilizado en el Sistema portátil para la medición de vibraciones en maquinas eléctricas es el siguiente: Módulo ADXL335_BREAKOUT A continuación, se enumerarán algunas de las características más importantes de dicho componente. • Acelerómetro de tres ejes. • Consumo típico de corriente muy bajo (320µA). • Excelente estabilidad de la temperatura. • Capaz de medir aceleraciones en el rango de ±3g. • Rango de la tensión de alimentación entre 1,8V y 3,6V. • Ancho de banda en los ejes X e Y entre 0,5Hz y 1600Hz. • Ancho de banda en el eje Z entre 0,5Hz y 550Hz. • Capaz de resistir impactos de hasta 10000g. • Dimensiones del módulo (mm): 17,78 x 17,78. • Encapsulado del acelerómetro: LFCSP. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 47 9. PLANIFICACIÓN Las tareas necesarias para la correcta realización del presente proyecto se descomponen en distintas fases o etapas de acuerdo a la siguiente jerarquía: • Orden de magnitud. - Definición del proyecto. o Establecimiento del objeto y alcance. o Estimación del tamaño del proyecto.  Presupuesto.  Recursos humanos y materiales.  Duración. - Acotamiento del proyecto. o Planteamiento de variables. o Planteamiento de restricciones. o Planteamiento de criterios de trabajo. • Estudio preliminar. - Recopilación de antecedentes. o Búsqueda en internet. o Comparación con otras implementaciones. - Definición de requisitos de diseño. o Requisitos técnicos. o Requisitos de calidad. o Requisitos de mantenibilidad. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 48 - Búsqueda de soluciones. o Planteamiento de soluciones. o Análisis de soluciones. o Elección de la solución a implementar. • Diseño detallado. - Definición de componentes. o Hardware.  Cálculo y selección de componentes. o Software.  Definición de módulos.  Definición de interfaces. - Implementación. o Hardware.  Diseño de los circuitos.  Diseño de las placas.  Montaje.  Pruebas. o Software.  Codificación.  Pruebas. - Revisión y ajustes del diseño. • Cierre del diseño. - Generación de la documentación. - Archivado. Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 49 TAREAS DURACIÓN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 ORDEN DE MAGNITUD 4 semanas - Definición del proyecto 2 semanas - Acotamiento del proyecto 2 semanas ESTUDIO PRELIMINAR 12 semanas - Recopilación de antecedentes 3 semanas - Definición de requisitos de diseño 1 semana - Búsqueda de soluciones 8 semanas DISEÑO DETALLADO 27 semanas - Definición de componentes 5 semanas - Hardware 3 semanas - Software 2 semanas - Implementación 20 semanas - Hardware 12 semanas - Software 8 semanas - Revisión y ajustes del diseño 2 semanas CIERRE DEL DISEÑO 11 semanas - Generación de la documentación 10 semanas - Archivado 1 semana SEMANAS Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Memoria Fecha de aprobación: 25/07/2011 50 El diagrama de Gantt representado anteriormente nos muestra la relación jerárquica de tareas mencionadas al principio del apartado y su programación temporal. PLANOS Volumen 4 Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas HOJA DE IDENTIFICACIÓN  Titulo del Proyecto: Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas  Título del documento: Planos  Nº de volumen: 4  Autor del Proyecto: Nombre: Roberto Esteban Ibáñez Titulación: Ingeniería Técnica Industrial, especialidad Electrónica DNI: 76919342-M Dirección profesional: C/Emilio Castelar 13-15-17, 1ºB, 50013 Zaragoza Teléfono: 661 49 08 01 Correo electrónico: [email protected]  Cliente: Nombre: Luis Porta Royo Empresa: Universidad de Zaragoza, departamento de Ingeniería Eléctrica Dirección profesional: C/María de Luna 3, Edificio Torres Quevedo, 50018 Zaragoza Correo electrónico: [email protected] Fecha y firma: Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Planos Fecha de aprobación: 25/07/2011 1 Índice: 1. Plano nº 1: Diagramas general de bloques ............................ A3 2. Placa de control 2.1. Plano nº 2: Esquema general del circuito ......................... A3 2.2. Plano nº 3: Circuito impreso cara top............................... A4 2.3. Plano nº 4: Circuito impreso cara bottom ........................ A4 2.4. Plano nº 5: Serigrafía cara top .......................................... A4 2.5. Plano nº 6: Serigrafía cara bottom ................................... A4 2.6. Plano nº 7: Plano de mascarilla cara top .......................... A4 2.7. Plano nº 8: Plano de mascarilla cara bottom ................... A4 2.8. Plano nº 9: Plano de taladrado ......................................... A4 2.9. Plano nº 10: Listado de componentes .............................. A4 3. Placa de pulsadores 1 3.1. Plano nº 11: Circuito impreso cara top............................. A4 3.2. Plano nº 12: Circuito impreso cara bottom ...................... A4 3.3. Plano nº 13: Serigrafía cara top ........................................ A4 Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Planos Fecha de aprobación: 25/07/2011 2 3.4. Plano nº 14: Plano de mascarilla cara bottom.................. A4 3.5. Plano nº 15: Plano de taladrado ....................................... A4 3.6. Plano nº 16: Listado de componentes .............................. A4 4. Placa de pulsadores 2 4.1. Plano nº 17: Circuito impreso cara top............................. A4 4.2. Plano nº 18: Circuito impreso cara bottom ...................... A4 4.3. Plano nº 19: Serigrafía cara top ........................................ A4 4.4. Plano nº 20: Plano de mascarilla cara bottom.................. A4 4.5. Plano nº 21: Plano de taladrado ....................................... A4 4.6. Plano nº 22: Listado de componentes .............................. A4 5. Placa sensora 5.1. Plano nº 23: Esquema general del circuito ....................... A3 5.2. Plano nº 24: Esq. del módulo ADXL335_BREAKOUT ......... A4 5.3. Plano nº 25: Circuito impreso cara top............................. A4 5.4. Plano nº 26: Circuito impreso cara bottom ...................... A4 5.5. Plano nº 27: Serigrafía cara top ........................................ A4 5.6. Plano nº 28: Serigrafía cara bottom ................................. A4 Sistema portátil para la medición de vibraciones en máquinas eléctricas Planos Fecha de aprobación: 25/07/2011 3 5.7. Plano nº 29: Plano de mascarilla cara top ........................ A4 5.8. Plano nº 30: Plano de mascarilla cara bottom.................. A4 5.9. Plano nº 31: Plano de taladrado ....................................... A4 5.10. Plano nº 32: Listado de componentes ............................ A4 6. Plano nº 33: Interconexionado exterior ................................. A3 7. Plano nº 34: Disposición espacial ........................................... A3 8. Caja 1 8.1. Plano nº 35: Mecanizado de la caja .................................. A3 8.2. Plano nº 36: Serigrafía de la caja ...................................... A4 9. Caja 2 9.1. Plano nº 37: Mecanizado de la caja .................................. A3 9.2. Plano nº 38: Serigrafía de la caja ...................................... A4 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 1: PLANO DE MASCARILLA CARA TOP Roberto Esteban Ibáñez 7 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 1: PLANO DE MASCARILLA CARA BOTTOM Roberto Esteban Ibáñez 8 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 1: PLANO DE TALADRADO Roberto Esteban Ibáñez 9 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 1: LISTADO DE COMPONENTES Roberto Esteban Ibáñez 10 Ident. General Ident. Particular Encapsulado Localización X Localización Y BUZ1 KMIG1240 KMI-1240 23,86 mm 14.41mm C1 1µF 1206 (3216) 68,38 mm 11,17 mm C2 1µF 1206 (3216-18) 69,90 mm 18,79 mm DZ1 BZX84C4V7LT1G SOT23-3 69,39 mm 33,52 mm J1 ICSP_CONN HDR2X5 34,28 mm 51,05 mm J2 PCB2_CONN HDR1X4-A 83,26 mm 59,01 mm J3 BATTERY_CONN 2238 59,76 mm 12,44 mm J4 DISPLAY_CONN HDR1X20 44,23 mm 69,00 mm P1 10KΩ 3314G-1 58,43 mm 52,03 mm Q1 BC847C-7-F SOT23-3 69,90 mm 52,32 mm Q2 BC847C-7-F SOT23-3 38,56 mm 11,91 mm R1 10KΩ 1206 (3216) 69,90 mm 46,22 mm R2 3K3Ω 1206 (3216) 59,74 mm 26,92 mm R3 680Ω 1206 (3216) 69,90 mm 40,64 mm R4 100KΩ 1206 (3216) 69,90 mm 26,92 mm R5 47Ω 1206 (3216) 69,90 mm 58,42 mm R6 33KΩ 1206 (3216) 38,56 mm 19,02 mm R7 4K7Ω 1206 (3216) 11,48 mm 43,68 mm R8 4K7Ω 1206 (3216) 11,48 mm 24,38 mm U1 PIC18F4620-I/PT TQFP-44 44,98 mm 36,65 mm U2 MIC5205-5.0YM5 SOT23-5 59,74 mm 19,81 mm U3 BAV70LT3G SOT23-3 47,55 mm 11,91 mm 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 2: CIRCUITO IMPRESO CARA TOP Roberto Esteban Ibáñez 11 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 2: CIRCUITO IMPRESO CARA BOTTOM Roberto Esteban Ibáñez 12 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 2: SERIGRAFÍA CARA TOP Roberto Esteban Ibáñez 13 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 2: PLANO DE MASCARILLA CARA BOTTOM Roberto Esteban Ibáñez 14 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 2: PLANO DE TALADRADO Roberto Esteban Ibáñez 15 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS Roberto Esteban Ibáñez PCB 2: LISTADO DE COMPONENTES 16 Ident. General Ident. Particular Encapsulado Localización X Localización Y PB1 B3F-1070 SPST-NO 3,55 mm 28,80 mm PB2 B3F-1070 SPST-NO 3,55 mm 19,20 mm PB3 B3F-1070 SPST-NO 3,55 mm 9,60 mm 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 G G F F E E D D C C B B A A +3,3V +5V X_OUT Y_OUT Z_OUT X_OUT Y_OUT Z_OUT X Y Z VCC Z RX2 TX2 TX2 RX2 VS GND VS VPP VDD VDD PGC PGD PGC PGD VPP 2,2uF C2 Tántalo 470pF C1 1uF C3 22pF C4 22pF C5 J2 ST_EN GND OSC1 OSC2 OSC2 1 2 X1 20MHz OSC1 GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND +5V GND GND VCC VCC GND VCC Y X GND VS 1 2 3 4 J3 PCB1_CONN Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS Roberto Esteban Ibáñez OUT 5 BYP 4 IN 1 GND 2 EN 3 U3 MIC5205-3.3YM5 ST 1 Z 2 Y 3 X 4 GND 5 VCC 6 +Z +Y +X U2 ADXL335_BREAKOUT VCC MCU_VCC RB6 RB6 RB7 RB7 RE3 RE3 MCU_GND GND J1 ICSP_CONN 1 4 3 _ + 52 U4A MCP6271RT-E/OT 1 4 3 _ + 52 U4B MCP6271RT-E/OT 1 4 3 _ + 52 U4C MCP6271RT-E/OT +5V +5V +5V RA0/AN0 1 RA1/AN1/LVDIN 2 RA4/T0CKI 3 MCLR/VPP/RA5 4 VSS/AVSS 5RA2/AN2/VREF- 6 RA3/AN3/VREF+ 7 RB0/AN4/INT0 8 RB1/AN5/TX/CK/INT1 9 RB4/AN6/RX/DT/KBI0 10 RB5/PGM/KBI1 11 RB6/PGC/T1OSO/T1CKI/P1C/KBI2 12 RB7/PGD/T1OSI/P1D/KBI3 13 VDD/AVDD 14 OSC2/CLKO/RA6 15 OSC1/CLKI/RA7 16 RB2/P1B/INT2 17 RB3/CCP1/P1A 18 U1 PIC18F1220-I/SO GND GND GND GND GND PCB 4: ESQUEMA GENERAL DEL CIRCUITO H H 23 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 31-07-11 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS Roberto Esteban Ibáñez 4,7nF C6 GND 4,7nF C7 GND 4,7nF C8 GND 0,1uF C9 GND GND ST X Y Z XOUT 12 NC 11 YOUT 10 NC 9 NC 1 ST 2 COM 3 NC 4 NC 16 VS 15 VS 14 NC 13 COM 5 COM 6 COM 7 ZOUT 8 U5 ADXL335 3 4 5 6 2 1 SL1 ST Z Y X GND VS +3,3V +3,3V 24 PCB 4: ESQUEMA DEL MÓDULO ADXL335_BREAKOUT 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 4: CIRCUITO IMPRESO CARA TOP Roberto Esteban Ibáñez 25 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 4: CIRCUITO IMPRESO CARA BOTTOM Roberto Esteban Ibáñez 26 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 4: SERIGRAFÍA CARA TOP Roberto Esteban Ibáñez 27 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 4: SERIGRAFÍA CARA BOTTOM Roberto Esteban Ibáñez 28 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 4: PLANO DE MASCARILLA CARA TOP Roberto Esteban Ibáñez 29 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 4: PLANO DE MASCARILLA CARA BOTTOM Roberto Esteban Ibáñez 30 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 4: PLANO DE TALADRADO Roberto Esteban Ibáñez 31 2:1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 H H G G F F E E D D C C B B A A Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Fecha Nombre Firma: INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ESCUELA UNIVERSITARIA DE ZARAGOZA Plano nº Nº Alumno Curso: 17-12-10 SISTEMA PORTÁTIL PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN MÁQUINAS ELÉCTRICAS PCB 4: LISTADO DE COMPONENTES Roberto Esteban Ibáñez 32 Ident. General Ident. Particular Encapsulado Localización X Localización Y C1 470pF 1206 (3216) 17,28 mm 39,94 mm C2 2,2µF 1206 (3216-18) 5,62 mm 34,03 mm C3 1µF 1206 (3216) 12,75 mm 39,95 mm C4 22pF 1206 (3216) 10,52 mm 5,81 mm C5 22pF 1206 (3216) 6,97 mm 5,81mm J1 ICSP_CONN HDR2X5 19,49 mm 5,51 mm J2 ST_EN HDR1X2 5,62 mm 26,67 mm J3 PCB1_CONN HDR1X4-A 35,18 mm 21,86 mm U1 PIC18F1220-I/SO SOIC-18 W 25,58 mm 21,87 mm U2 ADXL335_BREAKOUT ADXL335-BOARD 13,43 mm 21,94 mm U3 MIC5205-3.3YM5 SOT23-5 13,35 mm 33,56 mm U4A MCP6271RT-E/OT SOT23-5 20,96 mm 36,01 mm U4B MCP6271RT-E/OT SOT23-5 27,77 mm 36,01 mm U4C MCP6271RT-E/OT SOT23-5 33,94 mm 33,61 mm X1 20MHz HC-49 5,62 mm 15,34 mm