Dispositivo de adquisición de datos de procesos industriales y...
53
Dispositivo de adquisición de datos de procesos industriales y monitoreo con dispositivos móviles Autor Ing. Darino Marcos Andrés Director del trabajo Ing. Juan Manuel Cruz Jurado Esp. Ing. Pablo Ridolfi Esp. Ing. Eric Pernia Ing. Marcelo Doallo Este trabajo fue realizado en la Ciudad Autónoma de Buenos Aires, entre agosto de 2015 y julio de 2016. UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS EMBEBIDOS BUENOS AIRES, ARGENTINA. Memoria del Trabajo Final:
Transcript of Dispositivo de adquisición de datos de procesos industriales y...
Dispositivo de adquisición de
datos de procesos industriales y
monitoreo con dispositivos móviles
Autor
Ing. Darino Marcos Andrés
Director del trabajo
Ing. Juan Manuel Cruz
Jurado
Esp. Ing. Pablo Ridolfi
Esp. Ing. Eric Pernia
Ing. Marcelo Doallo
Este trabajo fue realizado en la Ciudad Autónoma de Buenos Aires, entre
agosto de 2015 y julio de 2016.
UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS EMBEBIDOS BUENOS AIRES, ARGENTINA.
Memoria del Trabajo Final:
1
Resumen
La presente memoria describe el desarrollo del proyecto “Dispositivo de
adquisición de datos de procesos industriales y monitoreo con dispositivos móviles”,
para la empresa Arimex Importadora SRL representante de Gama Italy en
Argentina.
Este documento explica por qué se realizó el proyecto y describe su aplicación en
la industria. El sistema desarrollado cuenta con dos dispositivos: uno que lee valores
de distintos sensores y otro dispositivo móvil que recibe dichos valores buscando una
fácil lectura de los mismos.
Para la realización del proyecto se aplicaron los conocimientos y las técnicas
aprendidas en la carrera, mejorando la metodología de trabajo actual y realizando
una planificación desde su inicio hasta el fin. Se documentaron los datos de los
ensayos y se agregaron los pasos a seguir en una próxima etapa.
2
Agradecimientos
A Dios primeramente por permitirme realizar la carrera. A mi esposa, Carolina que
me ayuda, me acompaña y me alienta en las cosas que emprendemos.
A Juan Manuel Cruz, director del trabajo que dedicó de su tiempo a ayudarme. A
los profesores de la carrera de Especialización en Sistemas Embebidos que me
acompañaron en esta formación profesional.
A mis compañeros del trabajo que me acompañan en el día a día del proyecto y nos
ayudamos mutuamente para sortear las dificultades.
3
Índice de contenido
Resumen ...................................................................................................................................... 1
Agradecimientos ........................................................................................................................ 2
Índice de contenido ................................................................................................................... 3
Índice de figuras ........................................................................................................................ 4
Índice de tablas.......................................................................................................................... 5
CAPÍTULO 1
Introducción General................................................................................................................ 7
1.1. Justificación................................................................................................... 7
1.2. Objetivos ........................................................................................................ 8
1.3. Beneficios ....................................................................................................... 8
CAPITULO 2
Introducción Específica .......................................................................................................... 11
2.1. Sistema ........................................................................................................ 11
2.2. Requerimientos ........................................................................................... 12
2.3. Entregables ................................................................................................. 13
2.4. Planificación ................................................................................................ 13
CAPITULO 3
Diseño e Implementación ...................................................................................................... 15
3.1. Hardware / Equipo de adquisición de datos ............................................... 15
3.2. Software / Programa ................................................................................... 29
3.3. Aplicación Android ...................................................................................... 36
CAPITULO 4
Ensayos y Resultados ............................................................................................................. 41
4.1. Equipo de adquisición de datos ................................................................... 41
4.2. Integración del sistema ............................................................................... 46
CAPITULO 5
5. Conclusiones ..................................................................................................................... 49
Próximos Pasos ........................................................................................................................ 51
Bibliografía ............................................................................................................................... 52
4
Índice de figuras
Fig 1.1: Marca Gama Italy y productos. ............................................................................... 7
Fig 1. 2: Desglose porcentual de los gastos de fabricación de un producto de baja
mano de obra directa. ............................................................................................................... 8
Fig 1. 3: Desglose porcentual de los gastos de fabricación de un producto de alta
mano de obra directa. ............................................................................................................... 9
Fig 2. 1: Diagrama en bloque del sistema. ........................................................................ 11
Fig 2. 2: Diagrama de Gantt (Lista de tareas). ................................................................ 13
Fig 2. 3: Diagrama de Gantt ................................................................................................. 14
Fig 3. 1: Archivos del proyecto ............................................................................................. 16
Fig 3. 2: EDU CIAA NXP ...................................................................................................... 16
Fig 3. 3: Esquemático Principal ........................................................................................... 17
Fig 3. 4: Esquemático fuente de alimentación .................................................................. 18
Fig 3. 5: Esquemático de la conexión con la EDU-CIAA ................................................ 19
Fig 3. 6: Esquemático del circuito del sensor de temperatura ...................................... 19
Fig 3. 7: Esquemático del circuito de la salida a relay, .................................................. 20
Fig 3. 8: Esquemático del circuito de las entradas opto acopladas. ............................. 20
Fig 3. 9: Esquemático del circuito de Bluetooth. .............................................................. 21
Fig 3. 10: Esquemático del circuito de la comunicación serie 232. .............................. 21
Fig 3. 11: Esquemático del circuito del sensor de luz. .................................................... 22
Fig 3. 12: Esquemático del circuito del sensor de color. ................................................. 22
Fig 3. 13: Esquemático del circuito del acelerómetro...................................................... 23
Fig 3. 14: Esquemático del circuito del sensor corriente. ............................................... 23
Fig 3. 15: Documentación de componentes ........................................................................ 24
Fig 3. 16: Diseño de PCB ....................................................................................................... 25
Fig 3. 17: Áreas de trabajo en el circuito impreso que permiten simplificar y repetir
el trabajo fácilmente. .............................................................................................................. 25
Fig 3. 18: Verificacion 3D realizada para comprobar que no exista interferencia
entre los módulos. ................................................................................................................... 26
Fig 3. 19: Lista de materiales generada de forma automatica. .................................... 27
Fig 3. 20: Vista superior del circuito impreso con los 3D de los componentes. ......... 27
Fig 3. 21: Vista inferior del circuito impreso con los 3D de los componentes. ........... 28
Fig 3. 22: Foto superior del circuito impreso final. .......................................................... 28
Fig 3. 23: Arquitectura general del sistema ...................................................................... 29
Fig 3. 24: Capas del software ............................................................................................... 30
Fig 3. 25: Bibliotecas en la capa driver .............................................................................. 30
Fig 3. 26: Arbol de los archivos del software ..................................................................... 31
Fig 3. 27: Historial de los software desarrollados versionados con la aplicación GIT
..................................................................................................................................................... 31
Fig 3. 28: Estracto de la web generada por Doxigen donde se obsevan los distintos
módulos documentados .......................................................................................................... 32
Fig 3. 29: Trama de comunicación entre los dispositivos ............................................... 32
Fig 3. 30: Secuencia de una nueva conexión ..................................................................... 33
Fig 3. 31: Secuencia del pedido de actualizacion de un sensor ..................................... 34
5
Fig 3. 32: Secuencia de configuracion de alarma ............................................................. 35
Fig 3. 33: Maqueta de las distintas pantallas................................................................... 36
Fig 3. 34: Pantalla de selección de equipo a relevar ........................................................ 37
Fig 3. 35: Pantalla con la información de los sensores ................................................... 38
Fig 3. 36: Pantalla de configuracion de la alarma ........................................................... 39
Fig 3. 37: Lista de clases utilizadas en la aplicación de Android ................................. 40
Fig 4. 1: Análisis en cascada ................................................................................................. 41
Fig 4. 2: Prototipo salidas relay vista superior e inferior............................................... 42
Fig 4. 3: Prototipo entrada optoacopladas ......................................................................... 42
Fig 4. 4: Prototipo comunicación serie ................................................................................ 43
Fig 4. 5: Prototipo componentes I2C y Bluetooth ............................................................ 43
Fig 4. 6: Prototipo del sensor de temperatura .................................................................. 44
Fig 4. 7: Módulos comerciales para realizar la comunicación Bluetooth .................... 45
Fig 4. 8: Terminal serie utilizada para enviar y recibir datos ...................................... 46
Fig 4. 9: Equipo para medir temperatura y dispositivo móvil para controlarlo. ...... 47
Índice de tablas Tabla 1.1: Análisis del VAN y TIR ...................................................................................... 10
Tabla 3.1: Tipos de mensajes que pueden ser enviados ................................................. 33
6
7
CAPÍTULO 1
Introducción General
1.1. Justificación
El proyecto surgió de la necesidad de automatizar la línea de armado en la
empresa Arimex Importadora S.A., representante de la marca GAMA Italy. La
misma tiene fábrica en Argentina, Brasil y China. También cuenta con sucursales
en toda Latinoamérica y en Europa, presentándose como una marca líder y con un
amplio portafolio de productos, secadores, planchas de pelo, cortadoras de cabellos,
entre otros. La figura 1.1 muestra la marca comercial y productos líderes en el
mercado.
Fig 1.1: Marca Gama Italy y productos.
Como es de público conocimiento, las empresas de Latinoamérica se encuentran
en competencia directa con la producción de los países de Asia donde el costo de la
mano de obra es menor. En caso de que las empresas no logran ser competitivas, no
se podría sostener la producción local. Frente a esta situación, se ha buscado mejorar
el proceso productivo, utilizando metodologías LEAN donde se busca eliminar
desperdicios que no aporten valor al cliente y generen gastos a la gerencia.
Para realizar la reingeniería de los procesos se empezó por evaluar si existen
puestos sobresaturados de trabajo o dispositivos que carezcan de mantenimiento
preventivo, trayendo complicaciones en los procesos de fabricación.
El propósito del proyecto fue reducir las horas hombre en el proceso de armado,
disminuyendo el costo que no aporte valor al producto final, logrando hacer más
competitiva la fábrica local en comparación con los productos importados.
8
1.2. Objetivos
Para reducir la dificultad presente se plantearon como objetivos los siguientes
puntos:
Automatizar el uso de planillas en la línea de producción y en los dispositivos
que tienen trabajos preventivos.
Mostrar en una forma gráfica el estado de un dispositivo relevado.
Amortizar el proyecto como máximo en dos años.
Utilizar los dispositivos móviles en el proceso de fabricación.
Poder utilizarse en la planta de Brasil.
Finalizar en 6 meses, con un presupuesto de materiales en la etapa de
desarrollo de 1.000 dólares.
1.3. Beneficios
La empresa cuenta con un nivel alto de producción, del orden de miles de
productos por día. Frente a esta situación, reducir las dificultades planteadas se
refleja en un beneficio económico que se describirá a continuación. Es importante
aclarar que no se han mencionado valores que no sean públicos, ni modelos de
productos, para guardar el dato comercial.
Análisis de costos. Una primera forma de visualizar el beneficio que ofrece aplicar
el equipo es mostrando el porcentual de los gastos. La figura 1.2 muestra el gasto
porcentual de un producto con baja mano de obra directa (MOD).
Fig 1. 2: Desglose porcentual de los gastos de fabricación de un producto de baja mano de obra directa.
Es fundamental detallar que los costos de materia prima son iguales que la
competencia directa (principalmente China). En dichos productos se puede trabajar
en el diseño para reducir los costos. En caso de que los productos mantengan esta
relación de gastos, se puede sostener dicho producto en la fábrica local.
9
La figura 1.3 muestra el gasto porcentual de un producto con alta mano de obra
directa, el mismo posee más funciones o tecnologías. Dicho producto no es
competitivo, y es difícil de fabricar localmente.
Fig 1. 3: Desglose porcentual de los gastos de fabricación de un producto de alta mano de obra directa.
El beneficio es lograr un costo más competitivo en productos con muchas
funciones, ya que es lo que demanda el mercado. De esta forma, se pueden mantener
precios similares a la competencia y a la línea de armado en países de Latinoamérica.
Solo a modo de referencia, para mostrar la importancia, suponiendo que un
producto de cualquier marca, con un valor de 70 dólares tiene un costo final para el
fabricante del 50%, 35 dólares, y el mismo se fabrica 5.000 unidades por día, solo con
la reducción de 1% en el costo, se logra una rentabilidad aproximada de 385.000
dólares por año (se consideraron 220 días laborables).
Para analizar la factibilidad económica se buscó estudiar el costo del desarrollo
de la tecnología versus su beneficio. En Argentina, el costo que representa un
ingeniero de desarrollo por año es de aproximadamente 50.000 dólares y de un
operario es de 35.000 dólares. Si se considera que el dispositivo puede ser aplicado
en varios puntos del proceso, reduciendo los costos en los mismos, se puede verificar
que en un plazo de dos años se recuperan los gastos de diseño.
10
La tabla 1.1 muestra los análisis de la VAR1 y la TIR2 realizados en la
planificación del proyecto.
Tabla 1.1: Análisis del VAN y TIR
Se puede observar que el proyecto es rentable, ya que la VAN es mayor a cero, lo
que significará que se recuperará la inversión inicial y se tendrá más capital que si
se hubiera puesto a renta fija. Otra forma de verificarlo, es observando que la TIR
(valor donde la VAN se hace cero) es alto, reflejando que se está frente a un proyecto
rentable.
1 VAR: Valor Actual Neto 2 TIR: Tasa Interna de Retorno
11
CAPITULO 2
Introducción Específica
2.1. Sistema
Para lograr una reducción de las dificultades planteadas, se buscó desarrollar un
equipo que simplifique el uso de planillas, relevando datos en distintos puntos del
proceso de armado, enviándolos a una interface de fácil lectura donde se puedan
configurar alarmas. La figura 2.1 describe el diagrama de bloques general del
sistema:
Fig 2. 1: Diagrama en bloque del sistema.
Descripción de los módulos:
Fuente de alimentación: responsable de entregar las tensiones adecuadas
para el correcto funcionamiento del dispositivo.
Módulo de control: es el encargado de relevar los datos de los sensores,
manejar la comunicación y actualizar las salidas.
Salidas: activan o desactivan las alarmas.
Bluetooth: módulo que permite enviar la información al dispositivo móvil.
Aplicación en Android3: releva los datos en un dispositivo.
Alarma: indica de forma sonora o lumínica algún evento importante.
Para que se comprenda la documentación técnica es importante aclarar los
siguientes nombres utilizados:
Dispositivo de adquisición de datos: dispositivo que queda fijo en el puesto de
trabajo relevando los datos de los sensores.
Dispositivo móvil: equipo portátil que contiene el sistema operativo Android,
ejecutando la aplicación, por ejemplo, un celular.
Equipo o Sistema: conjunto de ambos dispositivos.
En el capítulo de diseño e implementación se profundizarán los distintos bloques
y las soluciones implementadas.
3 Android: Sistema operativo diseñado principalmente para dispositivos móviles con pantalla táctil,
como teléfonos inteligentes o tablets[1].
12
2.2. Requerimientos
A continuación, se listan los requerimientos planteados en la planificación de
proyecto.
1. Normas eléctricas
1.1. Normas de seguridad eléctrica para no afectar la salud del operario.
1.2. En caso de que haya lugares de alta tensión, deben estar bien
identificados.
2. Equipo de adquisición de datos
2.1. Debe ser sencillo de aplicar a distintos dispositivos.
2.2. Debe poder funcionar a 220 Volts y 110 Volts.
2.3. Debe medir temperatura.
2.4. Debe medir señales de 24V.
2.5. Debe medir corriente.
3. Aplicación en dispositivo móvil
3.1. Debe mostrar de forma dinámica el estado del dispositivo.
3.2. Debe poseer alarmas configurables.
3.3. Debe ser sencillo de aplicar a distintos dispositivos.
4. Manual de usuario
4.1. Debe mostrar el conexionado del equipo de adquisición de datos, con
un ejemplo puntual.
4.2. Debe mostrar los pasos básicos para reflejar los datos de un
dispositivo, con un ejemplo puntual.
En el desarrollo del proyecto, algunos de estos requisitos se modificaron, o
pasaron a ser opcionales. Se detallan a continuación dichos cambios.
Se agregó como requisito evaluar el funcionamiento de los siguientes sensores:
Acelerómetro
Sensor de color
Sensor de luz
Cabe aclarar que los mismos actualmente no tienen una aplicación directa, fueron
solicitados teniendo en cuenta que en una próxima etapa pueden ser de utilidad
donde se busque automatizar el sector de embalaje y verificar de forma automática
el estado de los leds de los productos.
El requisito 2.5 pasó a ser opcional debido a que el desarrollo de esta tecnología
se está realizando en otro proyecto, y una vez finalizada se aplicará al mismo.
Los requisitos 4.1 y 4.2 pasaron a ser opcionales en esta etapa, pero obligatorios
para una próxima, ya que son de importancia para evitar riesgos. En un principio,
se consideraron opcionales porque los operarios no corren riesgos, teniendo en cuenta
que el equipo es instalado por personal capacitado y una vez funcionando, no es
necesario tener contacto con el mismo, ya que se controla desde el dispositivo móvil.
En el requerimiento 3.3 se agregó como consideración que al conectarse el equipo
o un dispositivo nuevo hay que actualizar la aplicación. Esto se hizo de esta forma
para simplificar la interface, ya que una vez instalado, se actualiza la aplicación y
no es necesario modificarlo. Agrega una complicación extra al programador, pero
facilita el uso diario del operario.
13
2.3. Entregables
El proyecto cuenta con los siguientes entregables:
Equipo de adquisición de datos adaptable a distintos dispositivos.
Aplicación en dispositivo móvil.
Manual de usuario, planos y capacitación (Opcional en la primera etapa).
2.4. Planificación
A continuación, en la figura 2.2 se muestra la lista de tareas planificadas, donde
se puede observar cómo se dividió el trabajo.
Fig 2. 2: Diagrama de Gantt (Lista de tareas).
14
En la figura 2.3 se puede observar el diagrama de Gantt realizado en la planificación del
proyecto.
Fig 2. 3: Diagrama de Gantt
Para el cumplimiento de la planificación temporal se consideró que podrían llegar
a ocurrir alguno de los siguientes riesgos:
Falta de stock del módulo de control.
Reducción del personal afín al proyecto.
Fragilidad del dispositivo móvil.
Mal interconexión o uso del equipo.
Licencia del responsable.
Error en la medición.
Para mayor información de la planificación se puede recurrir al documento de
planificación del trabajo desarrollado en la materia “Gestión de proyecto”, donde se
puede observar en detalle cómo se planificó y organizó el proyecto antes de
comenzarlo.
15
CAPITULO 3
Diseño e Implementación
3.1. Hardware / Equipo de adquisición de datos
3.1.1. Factibilidad técnica
En la planificación del proyecto se concluyó que el mismo es técnicamente posible,
seleccionando las siguientes soluciones:
Módulo de control: se definió utilizar la EDU-CIAA4 NXP debido a su soporte
y afinidad con el hardware (ver sección 3.1.2).
Módulo Bluetooth: se seleccionó el módulo con comunicación serie para
reducir las horas de diseño.
Entradas de 24V: se eligió recurrir a entradas opto acopladas para proteger
la lógica.
Módulo de temperatura: se definió utilizar termocuplas debido a que los
dispositivos en el proceso productivo ya poseen las mismas.
Módulo de corriente: se utilizaron sensores por efecto Hall para proteger la
lógica.
Módulo de Acelerómetros y sensores de luz: se definió utilizar sensores con
I2C protocolo estudiado en la carrera.
3.1.1. Archivos
Antes de comenzar el proyecto se realizó un árbol de carpetas para mantener un
orden en el desarrollo del proyecto. La figura 3.1 muestra las carpetas más
importantes. También se documentaron hojas de datos, notas de aplicación y
ejemplos; de forma ordenada para que sean fácilmente consultados.
4 CIAA: Computadora Industrial Abierta Argentina
16
Fig 3. 1: Archivos del proyecto
3.1.2. Módulo de control
Para el módulo de control se decidió utilizar la EDU-CIAA NXP. En la figura 3.2
se puede observar dicho circuito impreso, siendo el resultado de un proyecto
colaborativo llamado Proyecto CIAA [2]. El circuito impreso cuenta con un
microcontrolador LPC4337 de la empresa NXP Semiconductors y con su interface de
programación. Al ser un proyecto abierto tiene mucho soporte y es estudiado en la
carrera de la especialización en sistemas embebidos de la FIUBA5.
Fig 3. 2: EDU CIAA NXP
Se buscó utilizar la EDU-CIAA NXP como placa base estándar en los proyectos
de la empresa, donde se le agregó en cada caso un circuito impreso superior con los
componentes necesarios para cada aplicación. También se buscó aprovechar los
diodos emisores de luz (LEDs) y botones para la etapa de diseño, teniendo como
objetivo simplificar los ensayos.
5 FIUBA: Facultad de ingeniería de Buenos Aires
17
3.1.3. Esquemático principal
En esta sección se detalla el esquemático principal que se la figura 3.3 y contiene
las interconexiones entre los distintos módulos
Fig 3. 3: Esquemático Principal
Es importante detallar que los diseños se realizaron para que sean fácilmente
adaptables a distintos dispositivos. En el esquemático principal (figura 3.3) se puede
observar que hay bloques superpuestos, estos son una función especial del programa
de diseño que permite duplicar dichos bloques, copiar propiedades e inclusive las
pistas del circuito.
18
3.1.4. Esquemáticos de los módulos
En esta sección se presentará el diagrama esquemático de cada uno de los
módulos. Para más información de cómo se ensayaron ver la sección 4.1.2.
3.1.4.1. Fuente de alimentación
La fuente de alimentación principal es externa al circuito, adaptando la tensión
de línea a una tensión continua de 24 VDC. La misma fue seleccionada en base a la
tensión de salida, corriente, tensión de alimentación (220VAC Argentina y 110VAC
Brasil) y que posea un fácil montaje en un gabinete.
En el circuito impreso se agregó un regulador que permite adaptar los 24 VDC a
5VDC necesarios para el correcto funcionamiento del dispositivo de adquisición de
datos. También se agregaron capacitores para reducir el ruido conducido. La figura
3.4 muestra el esquemático de la fuente de alimentación que se encuentra en el
circuito impreso.
Fig 3. 4: Esquemático fuente de alimentación
3.1.4.2. Conexión con la EDU-CIAA
Para realizar la conexión del circuito impreso con la EDU-CIAA se utilizaron los
pines que tiene disponible la misma. En la figura 3.5 se puede observar la conexión
de los distintos sensores.
19
Fig 3. 5: Esquemático de la conexión con la EDU-CIAA
3.1.4.3. Sensor de temperatura
Para el sensor de luz se eligió el componente MAX31855, al mismo con un circuito
muy simple se le permite conectar una termocupla, figura 3.6, digitaliza el valor y lo
entrega por SPI. El circuito impreso cuenta con dos sensores de temperatura.
Fig 3. 6: Esquemático del circuito del sensor de temperatura
20
3.1.4.4. Salida a relay
El circuito impreso cuenta con tres salidas a relay, las mismas fueron utilizadas
para encender una alarma o encender alguna luz indicadora. La figura 3.7 muestra
el circuito de una salida a relay.
Fig 3. 7: Esquemático del circuito de la salida a relay,
3.1.4.5. Entrada opto acoplada
Para las entradas de señales binarias, se utilizaron los opto acopladores
implementados en las CIAA industriales [2]. El circuito cuenta con dos de dichas
entradas, que pueden ser utilizadas para medir algún pulsador o señal de la línea de
armado. La figura 3.8 muestra el esquemático de una salida opto acoplada.
Fig 3. 8: Esquemático del circuito de las entradas opto acopladas.
21
3.1.4.6. Bluetooth
Para la comunicación de Bluetooth se utilizó un módulo comercial llamado HC-
05, el mismo recibe por comunicación serie la trama y lo envía por Bluetooth. En la
figura 3.9 se puede observar la conexión de dicho módulo. Es importante aclarar que
el circuito impreso está preparado para probar otro módulo comercial, que permitirá
en un futuro incluirlo en el circuito impreso, es decir, no como un módulo separado.
En la sección 4.1.4 se realizaron los ensayos y se describen ambos módulos.
Fig 3. 9: Esquemático del circuito de Bluetooth.
3.1.4.7. Salida serie RS232
El circuito impreso cuenta con una salida serie para futuras implementaciones.
Para dicha salida se utilizaron los componentes aplicados en la CIAA industrial [11].
En la figura 3.10 se puede observar la salida serie 232.
Fig 3. 10: Esquemático del circuito de la comunicación serie 232.
22
3.1.4.8. Sensor de luz
Para el sensor de luz se utilizó un integrado BH1751 que cuenta con salida digital
I2C, protocolo de comunicación estudiado en la carrera. Las ventajas que presenta el
I2C son una fácil implementación y poder ampliar la cantidad de sensores solo
cambiando su dirección. En la figura 3.11 se puede observar el circuito del mismo.
Fig 3. 11: Esquemático del circuito del sensor de luz.
3.1.4.9. Sensor de color
Con el propósito de medir en qué color de la luz emiten los indicadores de los
productos, principalmente los leds de las planchas, se buscó probar la tecnología para
que en una próxima etapa se automatice dicho ensayo. Se utilizó un integrado digital
con comunicación I2C llamado TCS34715. En la figura 3.12 se puede observar el
circuito del mismo.
Fig 3. 12: Esquemático del circuito del sensor de color.
23
3.1.4.10. Acelerómetro
El circuito cuenta con un acelerómetro digital MMA8653, el mismo envía los datos
por I2C. La figura 3.13 muestra el circuito necesario para su utilización. El
acelerómetro se utilizará en la nueva línea de producción, donde se busca
automatizar el embalaje de los productos, buscando en un principio medir la posición
detectando la gravedad terrestre.
Fig 3. 13: Esquemático del circuito del acelerómetro.
3.1.4.11. Sensor de corriente
La medición de corriente se implementó con un sensor por efecto
electromagnético, conocido como efecto hall. Dicho integrado ya fue utilizado y
validado en otros proyectos. La figura 3.14 muestra el circuito del mismo.
Fig 3. 14: Esquemático del circuito del sensor corriente.
24
3.1.5. Documentación de componentes
En el programa de diseño se completó toda la información referida a cada
componente, entre los principales; números del fabricante, fabricante, código del
proveedor, tipo de componente, valor comercial y código de estructura. La figura 3.15
muestra el ejemplo de un capacitor con todos sus atributos completos.
Fig 3. 15: Documentación de componentes
3.1.6. Diseño de Circuito impreso
El circuito impreso se diseñó con el software de diseño Altium Designer[3] y se
envió a fabricar al departamento de China. Los componentes se compraron en el
proveedor Digikey[4] en Estados Unidos y el soldado se realizó de forma manual en
Argentina.
El circuito impreso cuenta con las siguientes características:
Doble capa de cobre
1,6 mm de espesor
Serigrafía y máscara antisoldante en ambas capas
Terminación estañado
Material FR4
Se buscó que la mayoría de los componentes se encuentren en capa superior para
facilitar el armado y visualización de los mismos, evitando también interferencias
mecánicas con la EDU-CIAA.
25
Fig 3. 16: Diseño de PCB
3.1.7. División del circuito
Para que el proyecto sea fácil de reutilizar y adaptar, se utilizaron funciones que
permitan dividir el circuito en áreas de trabajo. Las mismas adoptan propiedades,
numeración, disposición de los componentes e inclusive el trazado de las pistas.
Dichas divisiones fueron heredadas del esquemático principal. La figura 3.17
muestra cómo se dividió el circuito impreso, principalmente en los distintos sensores.
Fig 3. 17: Áreas de trabajo en el circuito impreso que permiten simplificar y repetir el trabajo
fácilmente.
26
3.1.8. Verificación 3D
En la etapa de diseño se verificó el modelo 3D utilizando el software Solidworks
[5], de esta forma se fue comprobando que no existiera ninguna interferencia con
ningún componente, y que coincida correctamente los conectores. La figura 3.18
muestra dos imágenes del ensamble de ambos circuitos impresos.
Fig 3. 18: Verificacion 3D realizada para comprobar que no exista interferencia entre los módulos.
3.1.9. Lista de materiales
Gracias a la codificación de los componentes, el software de diseño permite hacer
listas de materiales automáticas. También se realizaron plantillas que permitan
automáticamente cargarlas en la web del proveedor. En la figura 3.19 se muestra
como el software genera una planilla de forma automática.
27
Fig 3. 19: Lista de materiales generada de forma automatica.
3.1.10. Imágenes 3D y fotos
Para realizar las comprobaciones de interferencia fue necesario cargar todos los
modelos 3D de los componentes. La figura 3.20 y 3.21 muestra ambas capas del
circuito impreso con sus respectivos 3Ds. En la figura 3.22 se observa una foto del
ensamble final, donde se puede verificar que fueron correctamente seleccionados los
3D y ensambla de forma adecuada con la EDU-CIAA.
Fig 3. 20: Vista superior del circuito impreso con los 3D de los componentes.
28
Fig 3. 21: Vista inferior del circuito impreso con los 3D de los componentes.
Fig 3. 22: Foto superior del circuito impreso final.
29
3.2. Software / Programa
3.2.1. Arquitectura de software
Para la realización del software primeramente se dibujó una arquitectura básica
con los distintos bloques, separando el software por funcionalidad. En la figura 3.23
se puede observar dicha arquitectura.
Fig 3. 23: Arquitectura general del sistema
3.2.2. Capas
En la búsqueda de lograr mayor abstracción en las distintas bibliotecas del
software, el mismo se dividió en las capas que muestra la figura 3.24. A continuación
se realiza una descripción de las distintas capas.
Aplicación: cuenta con el software propio del equipo, utiliza el sistema
operativo para realizar las tareas y los manejadores (conocidos como drivers).
Sistema operativo: Las bibliotecas del FreeOSEK[6].
Drivers: Dentro de los drivers se encuentran los periféricos, bibliotecas
particulares para controlar cada hardware; estos también pueden ser
externos. La capa HAL conocida como capa de abstracción de hardware (siglas
en inglés: hardware abstraction layer), busca generar un nivel más de
abstracción entre los periféricos y las bibliotecas del fabricante del
microcontrolador, es decir, si es necesario cambiar el hardware solo se
requiere modificar la capa HAL.
Bibliotecas del fabricante: Bibliotecas provistas por NXP semiconductor para
comunicarse y configurar las distintas opciones que posee el
microcontrolador.
Hardware: Equipo de adquisición de datos.
30
Fig 3. 24: Capas del software
En la figura 3.25 se puede observar una descripción más detallada de las distintas
bibliotecas que contiene la capa de los driver del software.
Fig 3. 25: Bibliotecas en la capa driver
3.2.3. Sistema operativo
El software se realizó utilizando el sistema operativo en tiempo real FreeOSEK[6].
Se utilizó dicho sistema porque está aplicado en la CIAA, cuenta con un gran soporte
31
y estabilidad. También se buscó estandarizar el uso de las tareas y despacho de las
mismas en los equipos para la línea de producción, ya que actualmente cada equipo
contaba con softwares muy distintos, lo que dificultaba el mantenimiento de los
mismos.
3.2.4. Metodologías
Para la programación de las bibliotecas de los periféricos, en especial la de los
sensores, se utilizaron conceptos de la programación orientada a objetos. Es debido
aclarar que se utilizó solo lenguaje C, por lo que el objeto propiamente dicho no se
creó. Igualmente, cada biblioteca, en especial cada sensor, tiene un constructor, una
inicialización, sus métodos y atributos. El objetivo fue que con las funciones
descriptas se pueda agregar cualquier cantidad de sensores, haciendo adaptable el
diseño para distintos equipos.
Las bibliotecas que realizan la comunicación con el dispositivo móvil y la que
guarda los datos de los sensores tiene un paralelo en la aplicación. Es decir, cuenta
con los mismos atributos en ambos softwares, de esta forma una vez que se
comprende uno, es sencillo interpretar el otro.
3.2.5. Archivos
El árbol de los archivos respeta los nombres de las capas, separando la aplicación
de las bibliotecas. La figura 3.26 muestra el árbol de los archivos, la misma se
encuentra en inglés.
Fig 3. 26: Arbol de los archivos del software
3.2.6. Versionado de código
El software del dispositivo y de la aplicación en Android fueron versionados con el
software GIT [7]. En la figura 3.27 se muestra el historial de ambos códigos.
Fig 3. 27: Historial de los software desarrollados versionados con la aplicación GIT
32
3.2.7. Documentación
El software se documentó utilizando Doxigen [8], software utilizado que
automáticamente genera una página web en base a comentarios realizados en el
código con un formato especial. La figura 3.28 muestra los distintos módulos
documentados.
Fig 3. 28: Estracto de la web generada por Doxigen donde se obsevan los distintos módulos documentados
3.2.8. Diagramas de conexión
3.2.8.1. Trama de conexión
Para realizar la comunicación entre los dispositivos se utilizó una trama como la
que muestra la figura 3.29. Como puede observarse, cuenta con un byte de comienzo
y de un byte de parada, utilizados para delimitar la trama en el receptor. La carga
útil (la información) cuenta con tres campos: tipo de trama, número del sensor y los
datos.
Fig 3. 29: Trama de comunicación entre los dispositivos
33
Es importante aclarar que los valores son enviados en formato texto, si bien
aumenta el tamaño de la trama, facilita la recepción en la aplicación.
La tabla 3.1 muestra los distintos tipos de tramas que pueden ser
enviadas, reservando los números faltantes para futuras implementaciones.
Tabla 3. 1: Tipos de mensajes que pueden ser enviados
TIPO DE MENSAJE CARÁCTER
Nueva conexión 0
Respuesta a nueva conexión 1
Pedido de información de un sensor A
Respuesta de información de un sensor B
Configuración de alarma – Mayor que el valor R
Configuración de alarma – Menor que el valor S
Configuración de alarma - Apagada T
Pedido de información de una alarma U
Configuración de alarma – Respuesta máximo V
Configuración de alarma – Respuesta mínimo W
La conexión posee dos estados, los cuales indican si el dispositivo está conectado
a un dispositivo móvil o si está a la espera del mismo. La forma en que se implementó
permite agregar más estados o funciones a la conexión.
3.2.8.2. Nueva conexión
Para establecer una conexión nueva se respeta la secuencia que se puede observar
en la figura 3.30.
Fig 3. 30: Secuencia de una nueva conexión
En ella se observa que el dispositivo se encuentra emitiendo una trama a la espera
de que un dispositivo móvil responda a la misma. Dicha espera se indica en el byte
de tipo de trama, igual a ‘0’. Los bytes de datos tienen un valor fijo que representa la
identificación del dispositivo que se encuentra emitiendo.
La aplicación, al conectarse y recibir la trama, responde a la baliza. Dicha
respuesta se indica en el byte de tipo de trama, igual a ‘1’. De forma similar, los bytes
tienen un valor fijo que representa la identificación del dispositivo móvil.
34
Una vez que recibe la respuesta, deja de emitir la baliza, pasa a un estado
conectado y comienza a actualizar los sensores.
3.2.8.3. Pedido de un sensor
Para actualizar la información de un sensor, se realiza un pedido de actualización
del mismo, respetando la secuencia que se puede observar en la figura 3.31.
Fig 3. 31: Secuencia del pedido de actualizacion de un sensor
La aplicación encuesta al dispositivo enviando un pedido de sensor, dicha
encuesta se indica en el byte de tipo de trama, igual a ‘A’. Cuando el dispositivo recibe
dicha trama, responde con los datos actualizados del sensor.
3.2.8.4. Configuración alarma
Para actualizar la configuración de la alarma, se realiza un pedido, respetando la
secuencia que se puede observar en la figura 3.32.
35
Fig 3. 32: Secuencia de configuracion de alarma
La aplicación envía la configuración al dispositivo, la misma se indica en el byte
de tipo de trama y el valor de la alarma, en el campo de información. Si el byte de
tipo de trama es igual a ‘R’, la alarma sonará si el valor del sensor es mayor al valor
de alarma enviado. Si el valor de tipo de trama es igual a ‘S’, la alarma sonará si es
menor. Cuando el dispositivo recibe dicha trama, responde con los datos actualizados
del sensor, el tipo de trama dependerá del tipo de configuración que se realizó.
De forma similar al pedido del sensor, se pueden hacer pedidos para actualizar el
estado de la alarma, encuestando al equipo si alguna alarma ya fue configurada
previamente.
36
3.3. Aplicación Android
3.3.1. Maqueta
Una forma de probar la aplicación sin programarla, es utilizando páginas que
permitan realizar una maqueta, en la misma se pueden probar las distintas
pantallas y la navegación. En el proyecto se utilizó la página Marvelapp [9]. En esta
etapa inicialmente se había planteado una aplicación más genérica, que para el
desarrollador no presentaba dificultad, pero presentando la misma al cliente pidió
simplificarla. Esta metodología evitó avanzar con el desarrollo y luego tener que
cambiar el trabajo ya realizado.
Fig 3. 33: Maqueta de las distintas pantallas
3.3.2. Pantallas
Para la programación de la aplicación se comenzó por estudiar el lenguaje Java,
XML y el entorno de desarrollo de Android. Para ello se empezó con los cursos online
básicos de la página Udacity [10], donde los creadores de Android brindan cursos
gratuitos con ejercicios.
Una vez alcanzados los conocimientos básicos se probaron las distintas funciones
necesarias. Para que la aplicación pueda ser utilizada en Brasil todos los textos que
se usaron son constantes, lo que permite que los mismos sean cambiados fácilmente,
la traducción de la aplicación queda pendiente para una segunda etapa.
37
En la figura 3.34 se puede observar la pantalla de inicio de la aplicación, en la
misma se listan todos los dispositivos que actualmente soportan, es decir, si se
agrega un nuevo equipo en algún punto de la línea hay que actualizar la aplicación.
A modo de ejemplo, sólo se lista el equipo 1 que es el circuito impreso con todos sus
sensores.
Fig 3. 34: Pantalla de selección de equipo a relevar
Una vez seleccionado, la aplicación se conecta a dicho equipo. Para realizar esto
tiene la dirección del dispositivo ya codificada y también los ID de los equipos. Una
vez conectado actualiza los sensores que tiene dicho equipo. La figura 3.35 muestra
una pantalla genérica de cómo se visualizaría los distintos sensores (dependiendo del
equipo solo se lista los sensores disponibles, con su respectivo nombre).
38
Fig 3. 35: Pantalla con la información de los sensores
Para configurar la alarma se debe presionar sobre el valor de la misma. Al realizar
dicha acción, la aplicación cambia de pantalla. En la figura 3.36 se puede observar
la pantalla de configuración de alarma. En la misma se puede encender o apagar la
alarma, ingresar el valor y configurar si debe sonar si es mayor o menor. Una vez
configurada, se presiona el botón actualizar para fijar el valor de la alarma.
Realizando esto vuelve a la pantalla con la información de los sensores.
39
Fig 3. 36: Pantalla de configuracion de la alarma
3.3.3. Clases
El programa se dividió en clases similares a las utilizadas en el dispositivo de
adquisición de datos, se utilizaron hilos para ejecutar las tareas de recepción de
consulta y actualización del estado de la interface. En la figura 3.37 se puede
observar la lista de clases que se utilizaron en la aplicación, siendo los nombres
representativos para facilitar la comprensión. A continuación, se realiza una
descripción de las distintas clases.
Selección de equipo: Ejecuta la pantalla de selección de equipo, permitiendo
seleccionar cual equipo se va a relevar. Posee las direcciones de los equipos
que soporta.
Equipo 1: Ejecuta la pantalla del equipo puntual. La misma contiene la lista
de sensores del equipo (cantidad, nombres, rangos). Posee las funciones para
comparar el estado de los sensores, y la configuración de los hilos de recepción
y actualización.
40
Alarmas: Ejecuta la pantalla de configuración de alarmas. Dicha pantalla es
dinámica, recibe los datos como parámetros. La misma posee las funciones
para comprobar los datos ingresados.
Sensores: Clase similar a la utilizada en el dispositivo de adquisición de datos,
la misma contiene los datos de los sensores, su valor, el valor de la alarma y
la configuración de la alarma.
Hilo comunicación: Configura la comunicación y se encarga de enviar y recibir
los datos.
Hilo actualización: Se encarga de encuestar equipo, consultando los distintos
sensores y el estado de las alarmas.
Fig 3. 37: Lista de clases utilizadas en la aplicación de Android
41
CAPITULO 4
Ensayos y Resultados
4.1. Equipo de adquisición de datos
4.1.1. Metodología
En la realización del proyecto se utilizó el análisis en cascada, la figura 4.1
muestra las distintas etapas de dicho análisis.
Fig 4. 1: Analisis en cascada
El análisis se realizó de forma incremental, dividiendo el proyecto en tres módulos
principales:
Hardware del dispositivo de adquisición de datos
Software del dispositivo de adquisición de datos
Aplicación en el dispositivo móvil
En todos los casos se realizaron iteración en el análisis con los distintos
requerimientos, probando cada módulo por separado para verificar el correcto
funcionamiento de los mismos. En el caso de la aplicación, se tomaron ideas de las
metodologías ágiles, buscando que el análisis sea corto con entregas sucesivas al
cliente (particularmente para este caso el equipo de diseño), de esta forma se pudo
evitar llegar a la aplicación final sin cumplir con las expectativas del mismo.
42
4.1.2. Ensayo de los módulos del equipo
Para los distintos módulos se realizaron prototipos de forma artesanal para
validar el correcto funcionamiento de los mismos y verificar si fueron correctamente
asignados en el conector de la EDU-CIAA. Los distintos prototipos se validaron
conectándolos a una placa experimental y realizando un software de prueba para
cada caso. Los circuitos cuentan con un conector que recibe la señal del
microcontrolador, y otro conector que recibe las tensiones necesarias para cada
módulo.
4.1.2.1. Prototipo relay
En la figura 4.2 se puede observar el diseño del prototipo del relay. El mismo se
conectó al microcontrolador y sus tensiones de 24 VDC y 3,3VDC. Se verificó que al
enviar la señal del microcontrolador cerraba los contactos en la bornera azul.
Fig 4. 2: Prototipo salidas relay vista superior e inferior
4.1.2.2. Prototipo entradas opto acopladas
En la figura 4.3 se puede observar el diseño del prototipo de las entradas opto
acopladas. El mismo se conectó al microcontrolador y su tensión, en este caso solo
3,3VDC. Se pudo verificar que al conectar 24 VDC en la bornera (en ambas
polaridades) el microcontrolador fue capaz de leer dicha entrada y detectar su
activación.
Fig 4. 3: Prototipo entrada optoacopladas
4.1.2.3. Prototipo comunicación serie
En la figura 4.4 se puede observar el diseño del prototipo de la comunicación serie,
con el siguiente prototipo se probaron las distintas UARTs (Transmisor-Receptor
Asíncrono Universal) del microcontrolador que luego fueron utilizadas para distintos
módulos, en especial el Bluetooth. Para dicha prueba se utilizó una terminal y se
validó la recepción y la transmisión de distintas tramas.
43
Fig 4. 4: Prototipo comunicación serie
4.1.2.4. Prototipo de los sensores I2C y Bluetooth
Debido a que los sensores de luz, de color y el acelerómetro poseen encapsulados
muy pequeños, se agregaron en el diseño de control funcional de planchas. Dicho
circuito impreso es de otro proyecto de la compañía que comenzó antes, se buscó
aprovechar espacios libres y realizar pruebas previas al diseño final. En la figura 4.5
se puede observar el circuito impreso del control funcional de plancha y los sectores
reservados para el proyecto de adquisición de datos.
Fig 4. 5: Prototipo componentes I2C y Bluetooth
Previo a realizar las pruebas de los distintos sensores se probó el funcionamiento
del módulo bluetooth (ver sección 4.1.4). Una vez validado se probaron de forma
individual cada sensor enviando los valores medidos a una terminal serie. Como no
se dispone en la compañía de ningún equipo para comparar los valores obtenidos, se
realizaron los siguientes ensayos.
44
Color: Se encerró al equipo en un recinto oscuro con un Led RGB controlado por
tiempos, el mismo encendía en secuencia los distintos colores y se pudo verificar
dicho orden en la lectura del sensor. Un ensayo similar se realizó con el sensor de luz
donde modificó la intensidad de la luz ambiente para verificar su correcto
funcionamiento.
Acelerómetro: Se utilizaron los led de la EDU-CIAA para indicar la inclinación
con respecto a la gravedad de la tierra, de esta forma se pudo verificar que es posible
saber la posición de un dispositivo en base a los valores leídos.
4.1.2.5. Prototipo de temperatura
Para validar el correcto funcionamiento del sensor de temperatura se utilizó un
circuito experimental, en la figura 4.6 se puede observar al mismo. Se midió la
temperatura agregando una termocupa y se comparó utilizando otra termocupla de
iguales características conectada al termómetro Fluke 54 IIB (equipo utilizado en la
compañía para medir temperatura), la diferencia fue menor a un grado, rango
aceptable en la mayoría de las aplicaciones de la empresa.
Fig 4. 6: Prototipo del sensor de temperatura
4.1.3. Circuito impreso final
Una vez finalizadas las pruebas de los módulos, cada uno con su respectivo
software, se diseñó el esquemático final, el mismo pasó por una etapa de revisión.
Una vez validado se elaboró el circuito final, trazado de pistas, volviendo a pasar por
una etapa de revisión. Cuando se recibió el circuito impreso se soldaron 3 prototipos
completos. El resultado fue correcto en la mayoría de los componentes, solamente se
encontró un error en el encapsulado del acelerómetro. Igualmente se pudo hacer
funcionar y a los fines prácticos, validar dicho sensor.
4.1.4. Bluetooth
Para la comunicación Bluetooth se evaluaron dos módulos, en la figura 4.7 se
pueden observar los mismos.
45
Fig 4. 7: Módulos comerciales para realizar la comunicación Bluetooth
Para la primera etapa se utilizó el módulo HC-06, el mismo es un circuito cerrado,
con el objetivo de ser utilizado como una caja negra (Sin necesidad de entrar en el
funcionamiento especifico). Cuenta con las siguientes características técnicas:
Sensibilidad típica de -80dBm.
Potencia de transmisión RF mayor a 4dBm.
Opera con tensiones de 1.8 a 3.6 VDC.
Posee interface UART programable.
Posee antena integrada en el circuito impreso.
Posee conector para fácil implantación.
Para probar dicho módulo se enviaron tramas de datos por serie y se recibieron
dichas tramas en una terminal en Android, presentando un funcionamiento muy
sencillo de utilizar y de muy buenas características. En la figura 4.8 se puede
observar la terminal utilizada para enviar o recibir datos, la misma pertenece a la
empresa HW-group [11] y es de distribución gratuita.
46
Fig 4. 8: Terminal serie utilizada para enviar y recibir datos
Como desventaja es que existen muchos fabricantes y ninguno ofrece buena
documentación.
Con respecto al módulo CC2664MODNEM (figura 4.7) el mismo es un módulo de
desarrollo de la empresa Texas Instruments, posee muy buena documentación y en
un futuro permite rediseñar el circuito impreso de forma tal que solo se utiliza el
integrado principal de dicho modulo, el cual soluciona la comunicación. El circuito
impreso tiene un área para realizar pruebas con dicho modulo, pero las mismas están
planeadas para una segunda etapa.
4.2. Integración del sistema
La integración del sistema se fue realizando de forma incremental, primeramente,
se comprobó el funcionamiento de las tramas descriptas en la sección 3.2.8. La
primera prueba fue responder a la baliza enviada por el dispositivo de adquisición
de datos, una vez conectado se trabajó en la recepción de datos, la cual trajo muchas
complicaciones porque fue necesario aplicar hilos de ejecución y señales para atender
los mensajes, en esta etapa se encontró que la primera trama planteada no era fácil
de utilizar, con lo cual se modificó a la presente en el documento.
Una vez que se recibieron los datos se cerraron los detalles en el software del
dispositivo y en la aplicación. Se probó navegar en las distintas pantallas evitando
que pierda la conexión y se evaluó el alcance del Bluetooth a campo abierto, el valor
obtenido fue de 20 metros aproximadamente, cuando se sobrepasa dicho alcance la
aplicación cierra la conexión.
47
A modo de ejemplo se armó un equipo para medir temperatura con una
termocupla, la figura 4.8 muestra dicho equipo junto a al dispositivo móvil. En el
mismo se puede observar como utilizando los relay se pueden controlar las luces que
indican un estado de advertencia o alarma y la indicación sonora. También posee un
botón de encendido y apagado del equipo.
Fig 4. 9: Equipo para medir temperatura y dispositivo móvil para controlarlo
48
49
CAPITULO 5
5. Conclusiones
El proyecto funcionó correctamente cumpliendo con los requerimientos planeados,
también permitió aprender y poner en práctica lo estudiado. El cliente se encontró
muy conforme por lo logrado, de las metodologías de trabajo aprendidas y de las
nuevas tecnologías incorporadas. El proyecto abrió posibilidades de nuevos
dispositivos para Brasil y de actualizar algunos existentes en Argentina.
Con respecto a la planificación temporal se demoró un mes más de lo planificado,
esto se debe a que el jefe del sector dejó su puesto y el trabajo que realizaba se derivó
al resto del personal, retrasando de esta manera otros proyectos. Otro factor que
influenció fue que se calculó mal el tiempo de aprendizaje de aplicaciones móviles,
debió ser superior. Dicho retraso se aceptó y se documentó para evitar errores
similares en otros proyectos.
Para la realización del proyecto se aplicaron los conocimientos aprendidos en la
carrera de especialización en sistemas embebidos, principalmente de las siguientes
asignaturas:
Arquitectura de microprocesadores: En la misma se aprendió la arquitectura
del microcontrolador utilizado en la EDU-CIAA. Fue la base para empezar a
programar en dichos microcontroladores.
Programación de microprocesadores: Se aplicaron las metodologías
aprendidas, el uso de capas para generar abstracción con el hardware y teoría
de programación orientada a objetos.
Ingeniería de software en sistemas embebidos: se aplicaron los conocimientos
adquiridos para implementar un software más ordenado, respetando las
etapas de diseño y análisis del mismo.
Sistemas Operativos de Propósito General: Si bien, las prácticas se
desarrollaron en Linux y en lenguaje C, fue de gran ayuda para entender
cómo manejar hilos y señales en lenguaje JAVA, utilizados en la aplicación.
Gestión de Proyectos en Ingeniería: Se logró gestionar el proyecto desde el
inicio al fin, pasando por las distintas etapas y dejando una buena
documentación de los distintos pasos realizados.
Sistemas Operativos de Tiempo Real (I) y (II): Se utilizó todo lo practicado en
la asignatura, aplicando lo aprendido en el proyecto ya que el programa
principal utiliza uno de los dos sistemas operativos de tiempo real. También
se logró estandarizar como se manejan las tareas en los distintos dispositivos
que se están desarrollando.
Protocolos de comunicación en sistemas embebidos: Se utilizó la comunicación
I2C y SPI aprendida en la asignatura.
50
Diseño para manufacturabilidad: Se discutieron los diseños y mejoraron para
que sean más robustos y fácil de armar.
Compatibilidad Electromagnética: Se aprendieron técnicas para mejorar las
emisiones y susceptibilidad electromagnética del circuito impreso. También
se aplicaron buenas prácticas estudiadas para evitar problemas.
Diseño de circuitos impresos: Se aprendió a documentar, a hacer etapas de
revisión y buenas prácticas a la hora de diseñar el circuito impreso.
51
Próximos Pasos
El proyecto tiene buena aceptación en la compañía y se buscará mejorar o aplicar
en una segunda etapa, los siguientes puntos:
Realizar la instalación del equipo en varios puntos de la línea de armado.
Realizar el manual de usuario y plano de instalación.
Rediseño del circuito impreso agregando mejoras aprendidas.
Rediseño de circuito para banco de calibración de planchas, donde es
necesario 8 termocuplas.
Circuito de Bluetooth integrado en el circuito impreso general buscando
eliminar los módulos y aprobar la tecnología para productos de consumo
masivo.
Planificar una fecha para realizar la capacitación al personal de
mantenimiento y a los operarios.
Liberar una versión del circuito impreso para que sea abierto a la comunidad
de la CIAA.
Traducción de la aplicación al portugués.
52
Bibliografía
[1] Android. (2016). Obtenido de https://www.android.com/
[2] Proyecto CIAA. (2016). Obtenido de http://proyecto-ciaa.com.ar/
[3] Altium Designer. (2016). Obtenido de http://www.altium.com/altium-
designer/overview
[4] Digikey. (2016). Obtenido de http://www.digikey.com/us/es/
[5] Solidworks. (2016). Obtenido de http://www.solidworks.es/
[6] FreeOSEK. (2016). Obtenido de http://opensek.sourceforge.net/
[7] Git. (2016). Obtenido de https://git-scm.com/
[8] Doxigen. (2016). Obtenido de http://www.stack.nl/~dimitri/doxygen/
[9] Marvelapp. (2016). Obtenido de https://marvelapp.com/
[10] Udacity. (2016). Obtenido de https://www.udacity.com/
[11] HW-group. (2016). Obtenido de http://www.hw-group.com/products/hercules/
