Medision de varables

ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA
UNIDAD ACADEMICA COCHABAMBA
CARRERA ING. EN SISTEMAS ELECTRONICOS
TRABAJO DE GRADO
DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO DE VARIABLES
ELECTRICAS DE VOLTAJE Y CORRIENTE PARA DETERMINAR EL
FACTOR DE POTENCIA REGISTRANDO LA INFORMACIÓN DE
CONSUMOS Y VERIFICANDO EL BALANCE DE FASES DE CADA
UNA DE LAS MAQUINARIAS DE INYECCIÓN Y SOPLADO DE LA
EMPRESA LUJAN.
YOSIF FERNANDO CASTRO MAYAN
COCHABAMBA, 2011

ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA UNIDAD
ACADEMICA COCHABAMBA INGENIERIA EN
SISTEMAS ELECTRONICOS
TRABAJO DE GRADO
DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO DE VARIABLES
ELECTRICAS DE VOLTAJE Y CORRIENTE PARA DETERMINAR EL
FACTOR DE POTENCIA REGISTRANDO LA INFORMACIÓN DE
CONSUMOS Y VERIFICANDO EL BALANCE DE FASES DE CADA
UNA DE LAS MAQUINARIAS DE INYECCIÓN Y SOPLADO DE LA
EMPRESA LUJAN.
YOSIF FERNANDO CASTRO MAYAN
TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO
REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TÍTULO DE
LICENCIATURA EN INGENIERÍA EN SISTEMAS
ELECTRÓNICOS.
TUTOR: ING. MSC. RAÚL BALDERRAMA COCA
COCHABAMBA, 2011

DEDICATORIA:
A mi Papá (Jorge), mi amigo, acompañante y
consejero cuyo constante sacrificio y apoyo me
ayudaron a superarme y llegar al punto en el
que me encuentro.
A mi Mamá (Ana), quien representa el amor, la
abnegación, la comprensión, la dedicación y
entrega que inspiran e impulsan el seguir
adelante y pasar por alto los momentos más
difíciles
A mi hermano (Eiber) por los consejos apoyo y
solidaridad.
A todos aquellos que pusieron su confianza en
mí.

AGRADECIMIENTOS
A Dios por darme la vida, salud y fuerza para afrontar las adversidades y
dificultades. A mi casa de estudios superiores EMI, por acogerme en su seno
durante el tiempo
de preparación para forjarme como ingeniero.
A mis queridos padres por su cariño, apoyo y confianza
permanente. A mi hermano por sus inagotables ganas de
colaboración.
A Claudia por brindarme palabras de aliento y ayuda.
A mi tutor (Ing. Raúl Balderrama), por su paciencia, confianza, tiempo y
pertinente orientación para el desarrollo del presente trabajo.
A mis revisores (Ing. José Tancara) e (Ing. Eduardo Herrera) por su colaboración
y guía.
Al docente de taller de grado (Ing. Federico Andia), por sus útiles consejos y
ayuda incondicional.
A todos mis compañeros de curso por la camaradería, la fraternidad y sana
complicidad durante nuestro tiempo de estudio.
Finalmente a todas las personas que contribuyeron de una u otra forma en la

elaboración de este documento.

RESUMEN EJECUTIVO
El presente proyecto tiene por objeto diseñar un sistema de monitoreo basado en
microcontroladores, está constituido por cuatro partes fundamentales que son:
acondicionamiento de señales, procesamiento digital de señales, comunicación
serial, y el software de monitoreo.
El sistema es capaz de medir variables de voltaje y corriente en maquinarias
trifásicas y a partir de estos datos obtenidos determinar el factor de potencia,
potencia activa, potencia reactiva, potencia aparente y la energía que se consume en
las maquinarias y determinar si existe balance de fases en las líneas trifásicas.
El sistema se encarga de enviar mediante una red de comunicación serial en
topología, tipo bus, todos los datos hacia un microcontrolador maestro, que tiene la
capacidad de: visualizar las variables mencionadas; desplegar alarmas en caso de
mal funcionamiento de una maquina; enviar hacia un computador los datos para que
se monitoreen y almacenen en una base de datos.
El proyecto entonces se constituye en una herramienta para registrar variables
eléctricas, capaz de advertir al personal de mantenimiento de la empresa sobre el
correcto o mal funcionamiento de la maquina, que permita la verificación del correcto
funcionamiento de todas las maquinarias eléctricas observadas, dentro el margen
permitido, caso contrario el sistema emite alarmas que informe al personal para que
este pueda reaccionar de forma inmediata. Con esto se logra prevenir cualquier
malfuncionamiento de las mismas y evitar pérdidas económicas.
Palabras Clave: Sistema, monitoreo, variable eléctrica, corriente, voltaje, factor de
potencia, potencia activa, potencia reactiva, potencia aparente, base datos y alarma.

ÍNDICE
CONTENIDO Pág.
1. GENERALIDADES.
1.1. INTRODUCCIÓN. ........................................................................................ 1
1.2. ANTECEDENTES. ....................................................................................... 2
1.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................... 3
1.3.1. Identificación del problema........................................................................... 3
1.3.2. Formulación del problema. ........................................................................... 3
1.4. OBJETIVOS................................................................................................. 3
1.4.1. Objetivo general. .......................................................................................... 3
1.4.2. Objetivos específicos. .................................................................................. 4
1.4.3. Objetivos específicos y acciones.................................................................. 4
1.5. JUSTIFICACIÓN. ......................................................................................... 7
1.5.1. Justificación técnica. .................................................................................... 7
1.5.2. Justificación económica. .............................................................................. 7
1.5.3. Justificación social........................................................................................ 7
1.6. ALCANCES ................................................................................................. 7
1.6.1. Alcance temático. ......................................................................................... 8
1.6.2. Alcance geográfico. ...................................................................................... 8
1.6.3. Alcance temporal.......................................................................................... 8
2. MARCO TEÓRICO
2.1. CONTENIDO TEMÁTICO. ........................................................................... 9
2.2. DESARROLLO DEL MARCO TEÓRICO .................................................. 12
2.2.1. Redes eléctricas trifásicas.......................................................................... 12
2.2.1.1. Tipos de conexión en sistemas trifásicos. .................................................. 13
2.2.1.2. Análisis de circuitos .................................................................................... 14
2.2.1.3. Tensiones en sistemas perfectos. .............................................................. 18
2.2.1.4. Conexión estrella equilibrada. .................................................................... 19
2.2.1.5. Conexión en triángulo equilibrado .............................................................. 22
2.2.1.6. Conexión estrella desequilibrada con neutro.............................................. 25
2.2.1.7. Conexión estrella desequilibrada sin neutro............................................... 27
i

ii
2.2.2. Maquinarias de inyección y soplado........................................................... 29
2.2.2.1. Maquinarias de inyección. .......................................................................... 29
2.2.2.2. Maquinarias de soplado. ............................................................................ 31
2.2.3. Balance de fases en maquinarias. ............................................................. 32
2.2.3.1. Causas de desbalance de fases. ............................................................... 33
2.2.4. Circuitos y dispositivos de medición de parámetros eléctricos de corriente y
voltaje. ........................................................................................................ 34
2.2.4.1. Transformadores de corriente (CT). ........................................................... 34
2.2.4.2. Transformadores de voltaje........................................................................ 35
2.2.4.3. Resistencia de Shunt. ................................................................................ 37
2.2.4.4. Circuitos de acondicionamiento de señal para medición de corriente y
voltaje ......................................................................................................... 39
2.2.4.5. Determinación del condensador en un rectificador de onda completa. ...... 52
2.2.5. Factor de potencia...................................................................................... 58
2.2.5.1. Potencia activa ........................................................................................... 59
2.2.5.2. Potencia reactiva. ....................................................................................... 59
2.2.5.3. Potencia aparente. ..................................................................................... 59
2.2.5.4. Potencia en circuitos trifasicos. .................................................................. 60
2.2.6. Filtros electrónicos y circuitos de protección para el sistema. .................... 63
2.2.6.1. Filtros electrónicos. .................................................................................... 63
2.2.6.2. Clasificación ............................................................................................... 63
2.2.6.3. Diseño de filtros pasivos............................................................................. 65
2.2.7. Microcontroladores. .................................................................................... 73
2.2.7.1. Arquitectura. ............................................................................................... 74
2.2.7.2. Clasificación de microcontroladores. .......................................................... 74
2.2.7.3. MSSP (Master synchronous serial port). .................................................... 78
2.2.7.4. Modulo de comunicación SPI. .................................................................... 79
2.2.7.5. Modulo MSSP trabajando en modo I2C. .................................................... 79
2.2.7.6. Modulo de conversión Análogo –Digital A/D. ........................................... 80
2.2.8. Comunicación serial. .................................................................................. 81
2.2.8.1. Estándar RS-232. ...................................................................................... 81
2.2.8.2. Transferencia de datos con RS-232. .......................................................... 83

iii
2.2.8.3. Estándar RS-485. ....................................................................................... 84
2.2.9. Topologías de comunicación de red........................................................... 85
2.2.9.1. Topología de bus........................................................................................ 86
2.2.9.2. Topología de anillo. .................................................................................... 86
2.2.9.3. Topología de estrella. ................................................................................. 87
2.2.9.4. Topología en malla. .................................................................................... 87
2.2.10. Software para el desarrollo del sistema de monitoreo................................ 88
2.2.10.1. Visual Basic................................................................................................ 88
2.2.10.2. Microsoft Access. ....................................................................................... 88
2.2.10.3. C# (C SHARP) ........................................................................................... 89
3. MARCO PRÁCTICO.
3.1. ANALISIS DE LA RED ELÉCTRICA TRIFASICA DE LA EMPRESA. ..... 91
3.1.1. Parámetros eléctricos................................................................................. 92
3.1.1.1. Tensión de alimentación. ........................................................................... 92
3.1.1.2. Equipo de transformación........................................................................... 92
3.1.1.3. Equipo de medición. ................................................................................... 92
3.1.2. Plano de distribución de la empresa. ......................................................... 92
3.1.3. Potencia del transformador. ....................................................................... 93
3.2. DISEÑO DEL MODULO DE ADQUISICIÓN DE VARIABLES ELÉCTRICAS
DE CORRIENTES Y VOLTAJES............................................................... 98
3.2.1. Acondicionamiento de señales de corriente. .............................................. 99
3.2.2. Acondicionamiento de señales de voltaje. ............................................... 112
3.2.3. Circuito de detección por cruces por cero de voltaje y corriente. ............. 116
3.2.4. Determinación del ángulo de desfase entre señales de voltaje y corriente.
................................................................................................................. 118
3.2.5. Determinación del ángulo de desfase entre señales de voltaje y voltaje. 120
3.2.6. Diseño de la fuente de alimentación de voltaje para los instrumentos de
medición, procesamiento de señales y transmisión. ................................ 122
3.3. DISEÑO DEL MÓDULO DE PROCESAMIENTO DE SEÑALES
ELÉCTRICAS. ......................................................................................... 128
3.4. DISEÑO DEL MODULO DE COMUNICACIÓN SERIAL PC-UC............. 133

iv
3.5. DISEÑO DE LA TOPOLOGÍA PARA LA RED DE COMUNICACIÓN
SERIAL. ................................................................................................... 135
3.6. DESARROLLO DEL SOFTWARE DEL SISTEMA DE MONITOREO..... 136
3.7. PRUEBA Y CALIBRACIÓN DEL SISTEMA. ........................................... 139
3.7.1. Calibración de la etapa de amplificación del acondicionamiento de señal de
corriente. .................................................................................................. 139
3.7.2. Pruebas de la detección por cruce de cero y multiplexor y compuerta XOR.
................................................................................................................. 140
3.7.3. Conversión análoga digital de señal pulsante de los acondicionamientos de
voltaje y corriente. .................................................................................... 141
3.8. MANUAL DEL SISTEMA. ........................................................................ 142
3.8.1. Instalación y montaje................................................................................ 142
3.8.2. Modo de utilización................................................................................... 144
4. COSTOS.
4.1. COSTOS DIRECTOS............................................................................... 154
4.1.1. Análisis del modulo de acondicionamiento de señales eléctricas. ........... 154
4.1.2. Análisis del módulo de procesamiento de señales................................... 155
4.1.3. Análisis del módulo de comunicaciones ................................................... 155
4.1.4. Análisis del módulo de alimentación ........................................................ 156
4.1.5. Costos del software de monitoreo. ........................................................... 156
4.2. COSTOS INDIRECTOS ........................................................................... 159
4.3. ANÁLISIS COSTO BENEFICIO. ............................................................. 160
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
5.1. CONCLUSIONES .................................................................................... 162
5.2. RECOMENDACIONES. ........................................................................... 163
BIBLIOGRAFIA. ..................................................................................................... 164
GLOSARIO ............................................................................................................. 165

v
INDICE DE TABLAS
CONTENIDO Pág.
Tabla N˚ 1: Objetivos específicos y acciones del proyecto. .......................................4
Tabla N˚ 2: Contenido temático del proyecto.............................................................9
Tabla N˚ 3: Valores para un filtro de Butterworth de orden superior........................73
Tabla N˚ 4: Principales características de la baja y gama enana. ..........................75
Tabla N˚ 5: Características relevantes de los modelos PIC16X8X de la gama media.
..............................................................................................................76
Tabla N˚ 6: Características más destacadas de los modelos PIC17CXXX de la
gama alta. .............................................................................................78
Tabla N˚ 7: Características del RS485 comparadas con RS232, RS422 and RS423.
..............................................................................................................85
Tabla N˚ 8: Parámetros eléctricos empresa Lujan...................................................92
Tabla N˚ 9: Tablero T1.............................................................................................94
Tabla N˚ 10: Tablero T2.............................................................................................95
Tabla N˚ 11: Tablero principal. ..................................................................................95
Tabla N˚ 12: Potencia instalada y demanda máxima en la empresa. .......................95
Tabla N˚ 13: Consumos máximos de maquinarias de la empresa...........................100
Tabla N˚ 14: Relación de proporcionalidad conversión de valores AC. ...................102
Tabla N˚ 15: Acondicionamiento de señal segunda etapa.......................................104
Tabla N˚ 16: Acondicionamiento de señal tercera etapa. ........................................107
Tabla N˚ 17: Relación voltaje entrada/ salida rectificador de media onda. ..............110
Tabla N˚ 18: Valores de entrada y salida del sumador. ...........................................111
Tabla N˚ 19: Tabla del circuito combinacional de medición de determinación de señal
de desfase. .........................................................................................119
Tabla N˚ 20: Tabla de funciones del integrado 74153. ............................................119
Tabla N˚ 21: Consumos de los componentes del modulo acondicionamiento de
señal. ..................................................................................................122
Tabla N˚ 22: Valores tentativos de ganancia según el error de la resistencia. ........139
Tabla N˚ 23: Disipación de tiempo del 74ls153. ......................................................140
Tabla N˚ 24: Disipación de tiempo del 74hc86. .......................................................141

vi
Tabla N˚ 25: Modulo de acondicionamiento de señales de voltaje y corriente. .......154
Tabla N˚ 26: Costos módulo de procesamiento de señales. ...................................155
Tabla N˚ 27: Lista de materiales y componentes de la red de comunicaciones ......155
Tabla N˚ 28: Costos del modulo de alimentación. ...................................................156
Tabla N˚ 29: Coeficientes del COCOMO .................................................................157
Tabla N˚ 30: Puntos de fusión de programas ..........................................................158
Tabla N˚ 31: Costos directos del proyecto. ..............................................................159
Tabla N˚ 32: Requisitos mínimos para la computadora de monitoreo. ....................160
Tabla N˚ 33: Tabla de costos indirectos ..................................................................160

ÍNDICE DE FIGURAS
CONTENIDO Pág.
Figura N˚ 1: Red eléctrica Fuente- Carga. ............................................................12
Figura N˚ 2: Conexión en delta o triangulo ...........................................................13
Figura N˚ 3: Conexión en estrella. ........................................................................13
Figura N˚ 4: Circuito básico ley de Ohm. ..............................................................14
Figura N˚ 5: Ley de corrientes de Kirchoff. ...........................................................15
Figura N˚ 6: Ley de voltajes de Kirchoff ................................................................16
Figura N˚ 7: Circuito divisor de voltaje. .................................................................17
Figura N˚ 8: Notación fasorial. ..............................................................................18
Figura N˚ 9: Sistema trifásico dominio en el tiempo..............................................19
Figura N˚ 10: Conexión en estrella equilibrada.......................................................20
Figura N˚ 11: Diagrama fasorial conexión estrella equilibrada ...............................22
Figura N˚ 12: Conexión en triangulo equilibrado. ...................................................23
Figura N˚ 13: Diagrama fasorial conexión triangulo equilibrada. ............................24
Figura N˚ 14: Conexión estrella desequilibrada con neutro. ...................................25
Figura N˚ 15: Diagrama fasorial conexión estrella desequilibrada..........................26
Figura N˚ 16: Conexión en estrella desequilibrada sin neutro. ...............................27
Figura N˚ 17: Diagrama fasorial conexión estrella desequilibrada sin neutro. ........28
Figura N˚ 18: Esquema general de una inyectora ..................................................29
Figura N˚ 19: Maquinaria de Soplado .....................................................................31
Figura N˚ 20: Sistemas fasoriales de red y componentes simétricas. ....................33
Figura N˚ 21: Transformadores de corriente (CT). .................................................34
Figura N˚ 22: Transformadores de voltaje. .............................................................35
Figura N˚ 23: Resistencia de derivador de alta corriente........................................37
Figura N˚ 24: Circuito de derivación de shunt.........................................................38
Figura N˚ 25: Amplificador inversor. .......................................................................39
Figura N˚ 26: Amplificador en modo no inversor. ...................................................40
Figura N˚ 27: Amplificador sumador inversor. .......................................................42
Figura N˚ 28: Amplificador sumador no inversor. ...................................................43
Figura N˚ 29: Circuito básico del rectificador de media onda. ................................44
vii

viii
Figura N˚ 30: Rectificador de onda completa con amplificadores operacionales. ..46
Figura N˚ 31: Rectificador de media onda con operacionales (semiciclo positivo) .47
Figura N˚ 32: Rectificador de media onda con operacionales (semiciclo negativo) 48
Figura N˚ 33: Sumador del rectificador operacional de onda completa. .................49
Figura N˚ 34: Señales de entrada, salida y punto A del rectificador de onda
completa. ..........................................................................................50
Figura N˚ 35: Circuito comparador no inversor .......................................................51
Figura N˚ 36: Rectificador de onda completa con transformador de punto medio. .52
Figura N˚ 37: Rectificador con filtro capacitivo. ......................................................53
Figura N˚ 38: Aproximación de la recta de carga y descarga del capacitor...........54
Figura N˚ 39: Fuente de alimentación regulada .....................................................57
Figura N˚ 40: Triangulo de potencias......................................................................58
Figura N˚ 41: Respuesta en frecuencia filtro pasabajo de primer orden.................66
Figura N˚ 42: Circuito filtro pasabajo pasivo con condensador...............................67
Figura N˚ 43: Circuito filtro pasabajo pasivo con Bobina. .......................................68
Figura N˚ 44: Respuesta en frecuencia filtro pasabajo 2do orden. .........................71
Figura N˚ 45: Circuito filtro pasivo pasabajo de segundo orden. ............................71
Figura N˚ 46: Circuitos estándar para filtros de orden superior. .............................72
Figura N˚ 47: PIC de gama baja o enana. ..............................................................75
Figura N˚ 48: Modulo MSSP para I2C. ...................................................................80
Figura N˚ 49: Transmisión en RS-232. ...................................................................83
Figura N˚ 50: Conexiones de red para rs-485. .......................................................84
Figura N˚ 51: Topología de red tipo bus. ................................................................86
Figura N˚ 52: Topología tipo anillo..........................................................................86
Figura N˚ 53: Topología tipo estrella.......................................................................87
Figura N˚ 54: Topología tipo malla..........................................................................87
Figura N˚ 55: Diagrama general de bloques del proyecto. .....................................91
Figura N˚ 56: Plano planta industrias Lujan. ...........................................................93
Figura N˚ 57: Diagrama unifilar de red eléctrica. ....................................................96
Figura N˚ 58: Disposición de maquinarias. .............................................................97
Figura N˚ 59: Disposición de cableductos. .............................................................97

ix
Figura N˚ 60: Diagrama de conexión de transformadores de corriente y voltaje al
modulo de acondicionamiento de señales de corriente y voltaje.
.....98
Figura N˚ 61: Conexiones de la etapa de reducción y acondicionamiento de señal
de corriente al microcontrolador. ......................................................99
Figura N˚ 62: Señal de transformación del CT de 50 – 5 Amperes AC. ...............102
Figura N˚ 63: Resistencia de carga del transformador de corriente (segunda etapa).
........................................................................................................103
Figura N˚ 64: Señales de entrada y salida de la segunda etapa de
acondicionamiento 0-5 Amperes AC a 0 - 0,5V Voltios AC. ...........103
Figura N˚ 65: Acondicionador de señal de 0- 0,5A AC → 0-5V AC (tercera etapa).
........................................................................................................106
Figura N˚ 66: Señales de entrada y salida de la tercera etapa de
acondicionamiento, amplificación de la onda de 0- 0,5 Voltios AC a
0 - 0,5V Voltios AC. ........................................................................108
Figura N˚ 67: Arreglo de amplificadores operacionales para rectificación de onda
completa de señal (Cuarta etapa)...................................................108
Figura N˚ 68: Onda a la salida del rectificador de media onda. ............................110
Figura N˚ 69: Señal de entrada, salida del rectificador y en el punto A. ...............111
de voltaje al microcontrolador. ........................................................112
Figura N˚ 71: Señal de transformación del transformador de voltaje....................113
Figura N˚ 72: Divisor de voltaje (Segunda etapa). ................................................114
Figura N˚ 73: Conexión de segunda a tercera etapa. ...........................................115
Figura N˚ 74: Comparador por cruce de cero de corriente. ..................................116
Figura N˚ 75: Comparador por cruce de cero de voltaje.......................................116
Figura N˚ 76: Detector por cruce de cero. ............................................................117
Figura N˚ 77: Comparación de señales de cruce por cero de corriente, voltaje y
determinación del tiempo de desfase de señales. ..........................118
Figura N˚ 78: Circuito combinacional de medición de determinación de señal de
desfase. ..........................................................................................120
Figura N˚ 79: Desfase de señales en un sistema trifásico. ...................................121
Figura N˚ 80: Fuente simétrica de voltaje +12v, -12v y 5v....................................123

x
Figura N˚ 81: Aproximación recta de carga y descarga del capacitor filtro en la
fuente de rectificación. ....................................................................124
Figura N˚ 82: Pulso de conducción del diodo. ......................................................125
Figura N˚ 83: Pulso de conducción del diodo con menor rizado...........................126
Figura N˚ 84: Filtro de tercer orden acoplado a la fuente de alimentación. ..........127
Figura N˚ 85: Conexionado de señales al microcontrolador pic. ..........................128
Figura N˚ 86: Esquemático de conexiones de etapas de acondicionamiento de
señal y cruce por cero al microcontrolador. ....................................129
Figura N˚ 87: Muestreo de las señales de corriente y voltaje. ..............................130
Figura N˚ 88: Señal rectificada y muestreada para el microcontrolador. ..............131
Figura N˚ 89: Flujograma para el procesamiento de señales de corriente y voltaje.
........................................................................................................131
Figura N˚ 90: Diagrama de flujo de lectura de variables de ancho de pulso de
desfase de señales de corriente y voltaje. ......................................132
Figura N˚ 91: Circuito de transmisión serial 232. ..................................................133
Figura N˚ 92: Flujo grama del programa del microcontrolador maestro................134
Figura N˚ 93: Topología red serial 485 tipo bus....................................................135
Figura N˚ 94: Configuración básica del transceiver MAX 485. .............................135
Figura N˚ 95: Pantalla de interfaz con el usuario. .................................................136
Figura N˚ 96: Flujograma de cálculo del factor de potencia, potencia activa,
potencia reactiva, de despliegue de voltajes, corrientes, y ángulos de
desfase en la computadora.............................................................138
Figura N˚ 97: Bornera de pines del sistema. ........................................................142
Figura N˚ 98: Conexionado de transformadores de voltaje para el sistema. ........143
Figura N˚ 99: Conexionado de red de transceivers MAX- 485 resistencias de 120 Ω
en dispositivos más alejados en la red. ..........................................143
Figura N˚ 100: Funcionamiento del Maestro...........................................................144
Figura N˚ 101: Menú principal maestro...................................................................145
Figura N˚ 102: Pantalla de visualización de datos maestro. ...................................146
Figura N˚ 103: Menú de selección cantidad máxima de esclavos en la red. ..........146
Figura N˚ 104: Menú de alarmas. ...........................................................................147
Figura N˚ 105: Alarmas en maquinas. ....................................................................148

xi
Figura N˚ 106: Menú de ajustes de alarmas. ..........................................................149
Figura N˚ 107: Ventana principal de interfaz de usuario.........................................151
Figura N˚ 108: Ventana de monitoreo de variables eléctricas del sistema. ............152
Figura N˚ 109: Menú de configuración de alarmas. ................................................153

0
INGENIERIA DE SISTEMAS ELECTRONICOS
CAPITULO I
GENERALIDADES
Todo lo que puede ser imaginado es
real.
(Pablo Picasso)

1 - 165
1.1. INTRODUCCIÓN.
En un ámbito industrial donde se debe estar consciente de los constantes
requerimientos en procesos para mejorar los sistemas de producción en su eficacia y
eficiencia, debemos contar con la mayor cantidad de herramientas que permitan tal
cometido como es el caso de los sistemas de monitoreo, sistemas de control,
sistemas de adquisición de datos y los protocolos de comunicación para centralizar
dichos datos.
Los sistemas de monitoreo son muy importantes debido a que estos verifican el
estado actual de procesos, y permiten el despliegue de datos en tiempo real y
alarmas, los mismos ya se utilizaron en una gran cantidad de campos como la
industrias alimenticias, industrias de transporte de energía eléctrica, de explotación
de petróleo, de exploración minera, redes de telecomunicaciones, hospitales,
seguridad domiciliaria, etc.
La empresa Industrias Lujan se dedica a producir envases de plástico para diferentes
líneas como jugos y bebidas, farmacia, químicos, condimentos, también la fabrica se
dedica a la producción de tapas y tapones.
La empresa actualmente cuenta con varias maquinarias sobre las cuales no es
sencillo determinar los parámetros eléctricos de consumo constantemente porque
esto implica que un trabajador este tomando datos continuamente sobre todas las
maquinarias, este es un trabajo arduo para cualquier persona, es aquí donde los
sistemas de monitoreo juegan un papel muy importante, adquiriendo y procesando
los parámetros eléctricos, desplegando alarmas e indicando cuando es necesario
realizar alguna revisión sobre cualquier maquinaria que así lo requiera, además
también monitoreando el factor de potencia que es consumida en la empresa
evitando así multas por parte de ELFEC, indicando el número de horas trabajadas de
las maquinarias y también almacenando datos para hacer un seguimiento sobre el
funcionamiento de las maquinarias y poder hacer un informe para tener mejor
planteados los consumos y poder brindar a la empresa una herramienta para
manejar de mejor manera sus recursos.

2 - 165
1.2. ANTECEDENTES.
El ser humano siempre ha buscado la creación de herramientas que le faciliten la
realización de tareas pesadas y repetitivas. Es por ese motivo que se incursa dentro
del tema de los sistemas de monitoreo.
Los sistemas de monitoreo aparecieron junto con los sistemas de control y
automatización a comienzos de 1951 con la conferencia "Automatic Control" (Control
Automático) en Inglaterra que fue la primera gran conferencia internacional en control
automático.
El Grupo Empresarial Lujan es una sociedad compuesta por empresas destinadas a
brindar servicios y productos en el rubro de los plásticos para la industria en general,
constituidos el 6 de junio de 1991 mediante testimonio numero 382/91.
Las empresas del Grupo Lujan, actualmente cuentan con obreros, técnicos,
administrativos e ingenieros identificados con la empresa, que con su labor cotidiana
ofrecen a los clientes una variedad de productos plásticos para la industria.
Por lo tanto, cada empresa que pertenece al Grupo Lujan está especializada en una
rama de producción, así la división interna es capaz de producir cualquier pedido que
el cliente necesite o requiera en insumos plásticos y matricera.
El grupo Lujan cuenta con las certificaciones ISO 9001:2008 y ISO 14001:2004.
La empresa Industrias Lujan, con su planta de producción, ubicada en la zona de
Chajnacollo de la provincia de Quillacollo en la ciudad de Cochabamba, tiene en la
actualidad los implementos necesarios para elaborar productos plásticos industriales
variados en soplado e inyectado.

3 - 165
1.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.3.1. Identificación del problema.
Actualmente en la empresa Lujan no se monitorean con frecuencia los consumos de
corrientes y voltajes en las maquinarias de inyección y soplado, es entonces cuando
se producen consumos desbalanceados que provocan que el factor de potencia en
la empresa baje del 0.85 y por consiguiente esto provoca multas por parte de
ELFEC, por otra parte la empresa no cuenta con una herramienta que permita que
registrar la información de consumos y determinar si las fases de las maquinarias
están trabajando de una manera balanceada o en sincronismo, Por lo tanto la toma
de decisiones para realizar chequeos o mantenimientos en las maquinarias de la
empresa es dificultoso.
1.3.2. Formulación del problema.
¿Diseñando un sistema de monitoreo de variables eléctricas de voltaje y corriente, se
podrá contar con una herramienta que permita advertir al personal de la fabrica del
estado actual del factor de potencia, registrando la información de consumos y
verificando el balance de fases en cada una de las maquinarias de inyección y
soplado de la empresa Lujan?
1.4. OBJETIVOS
1.4.1. Objetivo general.
Diseñar un sistema de monitoreo de variables eléctricas de corriente y voltaje para
determinar el factor de potencia registrando la información de consumos y
verificando el balance de fase de cada una de las maquinarias de inyección y
soplado de la empresa Lujan.

4 - 165
1.4.2. Objetivos específicos.
• Investigar las características de las redes eléctricas trifásicas de la empresa.
• Investigar las características de cada una de las maquinarias de inyección y
soplado de la empresa.
• Analizar y determinar circuitos de protección y filtros para el sistema de monitoreo.
• Diseñar circuitos convertidores para la medición de voltaje y corriente.
• Diseñar circuitos para la determinación del factor de potencia.
• Diseñar un sistema microprocesado para el monitoreo de variables eléctricas de
corriente y voltaje.
• Diseñar la topología para la comunicación PC-uC.
• Desarrollo del software de monitoreo.
• Probar y calibrar el sistema.
• Desarrollar un manual de funcionamiento del sistema.
1.4.3. Objetivos específicos y acciones.
Tabla N˚ 1: Objetivos específicos y acciones del proyecto.
Objetivos específicos Acciones
Investigar las características de las redes
eléctricas trifásicas de la empresa.
• Estudio de las redes eléctricas alta
y media potencia de la empresa.
Investigar las características de las
maquinarias de inyección y soplado de la
empresa.
• Estudio de consumos de las
maquinarias en la empresa.
• Determinación de la cantidad de
producción de cada maquinaria.
• Investigar la cantidad de horas que
trabaja cada maquinaria.

5 - 165
Analizar y determinar circuitos de
protección y filtros para el sistema de
monitoreo.
• Estudio de las características de
filtros en mercado.
• Estudio de circuitos de protección.
Diseñar circuitos convertidores para la
medición de voltaje, corriente.
• Estudio de herramientas de
medición de parámetros eléctricos.
• Estudio de las de CT’s toroidales en
mercado.
• Investigación de módulos de
conversión de corriente y voltaje.
• Estudio de los requerimientos y
componentes que se adecuen
mejor para la toma de datos.
Diseñar circuitos para la determinación del
factor de potencia.
• Investigación de los circuitos de
detección por cruce de cero.
Diseñar un sistema microprocesado para el
monitoreo y recolección de corriente.
• Investigación y determinación de los
componentes para desarrollar una
red de comunicación serial.
• Análisis, investigación y
determinación de los componentes
de adquisición de datos.
• Análisis de microcontroladores.

6 - 165
Diseñar la topología para la comunicación
PC-uC.
• Investigación y estudio de las
arquitecturas de comunicación
serial y los protocolos para entablar
la comunicación entre maestros y
esclavos.
Desarrollo del software de monitoreo.
• Realización una base de datos en la
PC con los datos adquiridos del
sistema.
Probar y ajustar el sistema.
• Verificación del comportamiento del
sistema y ajuste de sus etapas
para su correcto funcionamiento.
• Verificación del comportamiento de
los módulos del equipo y calibración
de los mismos.
• Reunión de todos los módulos
previamente probados.
Desarrollar un manual de funcionamiento
del sistema.
• Descripción del funcionamiento del
sistema.
FUENTE: Elaboración Propia.

7 - 165
1.5. JUSTIFICACIÓN.
1.5.1. Justificación técnica.
El proyecto se basa en la tecnología de sistemas microprocesados para desarrollar la
parte del modulo de adquisición y traducción procesamiento de datos de corriente y
comunicación serial para la transmisión de datos a una base de datos en una central.
El proyecto presentado en este documento emplearía en la parte de diseño
dimensionamiento, implementación ramas fundamentales que forman parte de la
electrónica. Entre estos campos se puede mencionar a la electrónica de control,
redes de comunicación, programación de bajo nivel e informática.
1.5.2. Justificación económica.
El proyecto propuesto en el trabajo presenta una opción que se adecua a los
requerimientos específicos de la empresa y con un costo accesible con componentes
que se encuentran en mercado, además ayudara bastante en el tema de gastos más
elevados de dinero en reparación de equipos dando lugar a que se realicen
mantenimientos preventivos en vez de realizar mantenimientos correctivos,
permitiendo así a la empresa hacer uso máximo de sus recursos.
1.5.3. Justificación social.
El presente proyecto facilitara el constante monitoreo del consumo de energía de las
maquinarias de la empresa Lujan, que permitirá al personal de mantenimiento prever
si existe alguna falla en el funcionamiento, debido a los cambios en sus magnitudes
de lectura de los parámetros eléctricos que se monitorean.
1.6. ALCANCES
El proyecto expuesto en el presente documento tendrá las siguientes limitaciones y
alcances en su implementación ya que el sistema de monitoreo se realizara en cada
una de las maquinas de la empresa Lujan, con las siguientes características:

8 - 165
• Modulo de recepción de corrientes y voltajes en cada maquinaria de inyección y
soplado.
• Modulo de procesamiento de las variables eléctricas en cada maquinaria.
• Modulo de visualización de parámetros eléctricos de corriente, voltaje, factor de
potencia y balance de fases y emisión de alarmas.
• Sistema de comunicación entre los módulos de adquisición de parámetros
eléctricos.
• Computador con el sistema de monitoreo.
1.6.1. Alcance temático.
Las áreas temáticas de investigación para llevar a cabo el presente proyecto son
análisis de circuitos, componentes e instrumentos, electrónica industrial con cuyos
conocimientos podremos leer y medir e interpretar corrientes y voltajes, el área de
lineales I II III, para la parte de desarrollo del modulo de procesamiento de señales
de corriente y voltaje, el área de sistemas digitales, sistemas de microcontroladores,
redes de comunicación, para la centralización y transmisión de datos.
Para el diseño de una topología de red, redes de comunicación, el área de
informática y sistemas de computación para ver y entender mejor la parte de
comunicaciones mediante los protocolos planteados en el trabajo y el desarrollo de la
base de datos e interfaz para la base de datos.
1.6.2. Alcance geográfico.
El proyecto del sistema de monitoreo y base de datos tendrá lugar en las
instalaciones de la empresa de plásticos Lujan en la ciudad de Cochabamba-Bolivia.
1.6.3. Alcance temporal.
El proyecto se desarrollara durante el periodo de 9 meses correspondientes a la
gestión I-2011 y II-2011.

CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
Vale más actuar exponiéndose a arrepentirse
de ello, que arrepentirse de no haber hecho
nada.
(Giovani Boccaccio)

9 - 165
2.1. CONTENIDO TEMÁTICO.
Tabla N˚ 2: Contenido temático del proyecto
Objetivos específicos Acciones Tema teórico
Investigar las características
de las redes eléctricas
trifásicas de la empresa.
• Estudio de las redes
eléctricas alta y media
potencia de la empresa.
Electrónica industrial,
Electrónica de
potencia,
Componentes e
Instrumentos, análisis
de circuitos I II,
Lineales I II III.
Investigar las características
de cada una de las
maquinarias de inyección y
soplado de la empresa.
• Estudio de los consumos
de maquinarias en la
empresa.
• Determinación de la
cantidad de producción de
cada maquinaria.
• Investigar la cantidad de
horas que trabaja cada
maquinaria
Componentes e
Instrumentos, análisis
de circuitos I II,
Lineales I II III.
Analizar y determinar
circuitos de protección
sistema y filtros para el
sistema de monitoreo.
• Estudio de las
características de filtros
en mercado
• Estudio de circuitos de
protección.
Componentes e
Instrumentos, análisis de
circuitos I II, Sistemas
digitales I II, lineales I II
III.

10 - 165
Diseñar circuitos
convertidores para la
medición de voltaje y
corriente.
• Estudio de herramientas
de medición de
parámetros eléctricos.
• Estudio de las Variedades
de CT’s en mercado.
• Investigación de módulos
de conversión de corriente
y voltaje.
• Estudio de los
requerimientos y
componentes que se
adecuen mejor para la
toma de datos.
Componentes e
Instrumentos, análisis de
circuitos I II, campos
electromagnéticos,
Sistemas digitales I II.
Diseñar circuitos para la
determinación del factor de
potencia.
• Investigación de los
circuitos de detección por
cruce de cero.
Lineales I, II, III
Sistemas Digitales,
Sistemas de
microprocesadores.
Diseñar un sistema
mícroprocesado para el
monitoreo de variables
eléctricas de corriente y
voltaje.
• Investigación y determinar
los componentes para
desarrollar una red serial.
• Análisis, investigación y
determinación de los
componentes de
adquisición de datos.
• Análisis de
microcontroladores.
Lineales I II III, Análisis de
señales, variable
compleja,
Análisis de circuitos
Análisis de circuitos,
Sistemas digitales I II,
sistemas de
microprocesadores.

11 - 165
Diseñar la topología para la
comunicación PC-uC.
• Investigación y estudio de
las arquitecturas de
comunicación serial y los
protocolos para entablar
la comunicación entre
maestros y esclavos.
Redes de
comunicación,
análisis de
circuitos, sistemas
digitales.
Desarrollo del software de
monitoreo.
• Realización una base de
datos en la PC con los
datos adquiridos del
sistema.
Informática, redes de
comunicación.
Probar y ajustar el sistema.
• Verificación del
comportamiento de los
módulos del equipo y
calibración de los mismos.
• Reunión de todos los
módulos previamente
probados.
• Verificación del
comportamiento del
equipo y ajustes de sus
etapas para su correcto
funcionamiento.
Análisis de
circuitos,
electrónica
industrial, sistemas
digitales, lineales I
II III, informática,
redes de
comunicación,
sistemas de
computación,
sistemas de
microprocesadores

12 - 165
Desarrollar un manual de
funcionamiento del sistema.
• Descripción del
funcionamiento del
sistema.
Sistemas de computación,
sistemas de
microprocesadores,
lineales I II III.
FUENTE: Elaboración propia.
2.2. DESARROLLO DEL MARCO TEÓRICO
2.2.1. Redes eléctricas trifásicas.
La estructura básica de una red eléctrica trifásica consiste en una serie de fuentes de
tensión conectadas a una carga por medio de transformadores y líneas de
transmisión como se muestra esquemáticamente en la figura N˚1.
Figura N˚ 1: Red eléctrica Fuente- Carga.
FUENTE: JAMES W. NILSON, Circuitos eléctricos, Pág. 528.

2.2.1.1. Tipos de conexión en sistemas trifásicos.
En sistemas trifásicos las conexiones más comunes son delta y estrella.
A. En delta o triángulo: Como se puede ver en la figura N˚ 2 una conexión en
delta o triangulo se consigue uniendo el final de un devanado con el principio del
otro y usando estos puntos como bornes de salida de la máquina. Las figuras
corresponden a un alternador, un transformador (secundario) y su representación
vectorial.
Figura N˚ 2: Conexión en delta o triangulo
FUENTE: JOSEPH A. EDMINISTER, Circuitos eléctricos, Pág.196
B. En estrella: Como se puede ver en la figura N˚ 3 una conexión estrella se
consigue uniendo los extremos homólogos de todos los devanados y dejando
libre, como borne, el otro extremo. Las figuras corresponden a un alternador, un
transformador (secundario) y su representación vectorial.
Figura N˚ 3: Conexión en estrella.
FUENTE: JOSEPH A. EDMINISTER, Circuitos eléctricos, Pág.196.

2.2.1.2. Análisis de circuitos
Antes de realizar el análisis de redes eléctricas trifásicas es necesario conocer
algunas leyes básicas de la electrónica como se muestran a continuación:
A. Ley de ohm.
Figura N˚ 4: Circuito básico ley de Ohm.
FUENTE: JAMES W. NILSON, Circuitos Eléctricos, pág. 32
Para el análisis de circuitos, se debe establecer una referencia entre la corriente en
la resistencia y el voltaje terminal. Esto se puede hacer de dos maneras; ya sea en la
dirección de caída de voltaje en la resistencia, como se muestra en la figura N˚ 4.a
o en la dirección del aumento de voltaje en la resistencia como se ilustra en la figura
N˚ 4.b, si elegimos el primer método la relación entre voltaje y corriente es:
(2.1)
Donde:
v = Voltaje en volts
i = Corriente en amperes
R = Resistencia en ohms

Si elegimos el segundo método la ecuación es:
(2.2)
A partir de la anterior ecuación definimos la potencia que se da por la siguiente
expresión:
(2.3)
B. Leyes de kirchoff.
Se utilizan cuando se necesita estudiar las relaciones de corriente y voltaje en redes
simples que resultan de la interconexión de dos o más elementos simples de un
circuito.
La primera ley enuncia que la suma algebraica de las corrientes que entran a
cualquier nodo es cero.
Considerando el nodo mostrado en la figura N˚ 5 La suma algebraica de las cuatro
corrientes que entran al nodo debe ser cero:
Figura N˚ 5: Ley de corrientes de Kirchoff.
FUENTE: ALBERT D. HELFRICK & WILLIAM D. COOPER, Instrumentación
electrónica moderna y técnicas de medición. Pág. 25.

La ecuación por la cual se rige esta ley es:
(2. 4)
La segunda ley de Kirchoff enuncia que la suma algebraica de los voltajes alrededor
de cualquier trayectoria cerrada en un circuito es cero.
El circuito para esta ley se ve en la figura N˚ 6.
Figura N˚ 6: Ley de voltajes de Kirchoff
FUENTE: ALBERT D. HELFRICK & WILLIAM D. COOPER, Instrumentación
La ecuación por la cual se rige esta ley es:
(2.5)
A partir de esta segunda ley definimos las ecuaciones de un divisor de voltaje
teniendo un circuito como el de la figura N˚ 7.

Figura N˚ 7: Circuito divisor de voltaje.
El vout se da entre las terminales de la resistencia R2, el vin es el voltaje de entrada y
sobre la resistencia cae un voltaje v1 y teniendo en cuenta que en una malla cerrada
circula una corriente común para todos “i” entonces se tiene:
(2.6)
Utilizando la ley de ohm se tiene que:
(2.7)
Despejando i:
(2.8)
Empleando de nuevo la ley de ohm para calcular vout:
(2.9)

Reemplazando (2.8) en (2.7) se tiene que:
(2.10)
C. Valor RMS
El valor rms se define como una medida de la efectividad de una fuente de voltaje o
corriente para entregar potencia a una carga resistiva.
Se expresa por la relación general:
(2.11)
Para una onda senoidal se da la siguiente relación:
(2.12)
2.2.1.3. Tensiones en sistemas perfectos.
Figura N˚ 8: Notación fasorial.
En sistemas trifásicos se tienen tres fases que se denotan con varias nomenclaturas
como RST que se muestra en la figura N˚ 8 las expresiones de los valores

instantáneos de estas fases en el dominio del tiempo están dadas por las ec (2.13),
(2.14), (2.15) y están representados por la figura N˚ 9:
(2.13)
(2.14)
(2.15)
Figura N˚ 9: Sistema trifásico dominio en el tiempo.
2.2.1.4. Conexión estrella equilibrada.
Una conexión en estrella equilibrada consiste en unir tres finales de fase para formar
el polo neutro como se muestra en la figura N˚ 10. Esta conexión se puede adoptar
tanto para generadores como para receptores de energía. Para la realización de
análisis suponemos que la red está conectada a una fuente trifásica simétrica.

Figura N˚ 10: Conexión en estrella equilibrada.
En este sistema las 3 impedancias de carga son iguales como también lo son los
ángulos de desfase como se expresa a continuación:
(2.16)
(2.17)
Las tensiones de fase son:
(2.18)
Las tensiones de línea son:
(2.19)

Y la relación entre la tensión de fase y la tensión de línea es:
(2.20)
Las corrientes de fase en una carga en configuración estrella son:
IRO, ISO, ITO.
Y las corrientes de línea en una carga en configuración estrella son las corrientes
que circulan hacia la carga, por las líneas de Transmisión y estas son:
IR, IS, IT.
En conexión estrella equilibrada son iguales las corrientes de fase y de línea son
iguales:
(2.21)
(2.22)
Para calcular del neutro en la configuración y Aplicando Ley de Kirchhoff al punto O
se tiene que:
(2.23)
(2.24)
En un sistema simétrico y equilibrado la corriente en el neutro es nula. En el caso de
un desequilibrio sirve como válvula de escape para conservar la simetría de

tensiones. A partir de las anteriores ecuaciones se tiene como resultado un análisis
vectorial de las corrientes de línea, de fase y de voltajes de fase y línea como se
puede ver en la figura N˚ 11.
Figura N˚ 11: Diagrama fasorial conexión estrella equilibrada
Fuente: JOSEPH A. EDMINISTER, Circuitos eléctricos, Pág.200
A partir de las anteriores ecuaciones y del diagrama fasorial de una carga conectada
en configuración estrella mostrada en la figura N˚ 11 se puede determinar los
siguientes puntos:
• Impedancias de carga iguales.
• Corrientes de línea iguales a las corrientes de fase.
• Corriente nula en el neutro.
• Los voltajes de fase y de línea no son iguales.
2.2.1.5. Conexión en triángulo equilibrado
Una configuración en triangulo equilibrado se puede adoptar tanto para generadores
como para receptores de energía. Las conexiones en triángulo crean redes sin
neutro. En la figura N˚ 12 se puede ver una conexión en triangulo o delta.
La carga está conectada a una red trifásica simétrica.

Figura N˚ 12: Conexión en triangulo equilibrado.
Las 3 impedancias de carga son iguales y los ángulos también:
(2.25)
(2.26)
Las corrientes de fase son:
(2.27)
(2.28)
(2.29)

Aplicando Kirchhoff a los 3 nodos se tiene que:
(2.30)
(2.31)
(2.32)
A partir de las anteriores ecuaciones se pueden determinar las corriente y voltajes
de la conexión y por ende se puede determinar el diagrama fasorial de la conexión
como se muestra en la figura N˚ 13.
Figura N˚ 13: Diagrama fasorial conexión triangulo equilibrada.
Fuente: JOSEPH A. EDMINISTER, Circuitos eléctricos, Pág.200.
A partir de las anteriores ecuaciones y del diagrama fasorial de una carga en estrella
podemos determinar los siguientes puntos:
• Las impedancias de carga son iguales en las 3 fases.
• Tensiones de fase iguales a tensiones de línea.
• Ausencia de punto neutro.
• La corriente de línea es √3 veces mayor que la corriente de fase.

2.2.1.6. Conexión estrella desequilibrada con neutro.
Un sistema en conexión estrella desequilibrado se puede ver en la figura N˚ 14 en
el cual las tensiones se calculan de la siguiente manera:
(2.33)
(2.34)
Y las tensiones son iguales
(2.35)
(2.36)
Figura N˚ 14: Conexión estrella desequilibrada con neutro.
En esta configuración las corrientes se calculan de la siguiente manera:

(2.37)
(2.38)
(2.39)
Y la corriente de neutro no es nula entonces el neutro transporta la corriente
resultante del desequilibrio:
(2.40)
En función a los anteriores ecuaciones se define un diagrama fasorial representado
por la figura N˚ 15.
Figura N˚ 15: Diagrama fasorial conexión estrella desequilibrada.

2.2.1.7. Conexión estrella desequilibrada sin neutro.
En una conexión en configuración de estrella sin neutro como la que se muestra en
la figura N˚ 16 las 3 tensiones de fase no son iguales ni simétricas, pero sumadas,
dan las tensiones de línea.
El desequilibrio en este sistema se manifiesta en las tensiones de fase y mediante la
modificación del punto neutro:
Si solamente hay tres líneas A,B,C o R,S,T conectadas e una carga en estrella
desequilibrada, el punto común de las tres impedancias de carga no esta al potencial
del neutro y se designa por la letra <<O>> en lugar de <<N>>. Tiene particular
interés el desplazamiento a <<O>> desde <<N>>, tensión de desplazamiento del
neutro.
Figura N˚ 16: Conexión en estrella desequilibrada sin neutro.
Para el punto Oʹ se tiene que:

(2.41)
También se cumple que la suma de voltajes de fase no es igual a cero:
(2.42)
A partir de las anteriores ecuaciones se define el diagrama fasorial en la figura N˚ 17
para la conexión de estrella desequilibrada con tres conductores.
Figura N˚ 17: Diagrama fasorial conexión estrella desequilibrada sin neutro.
Posición del punto neutro O:
(2.43)

Multiplicando las admitancias de fase se tiene que:
(2.44)
Considerando que no hay neutro:
(2.45)
Reemplazando:
(2.46)
Con UOʹO se puede ubicar en Oʹ en el plano, y con el URO, USO, UTO
2.2.2. Maquinarias de inyección y soplado.
2.2.2.1. Maquinarias de inyección.
Figura N˚ 18: Esquema general de una inyectora
FUENTE: www.expodime/INYECTORA.pdf

En la figura N˚ 18 se muestra el esquema general de una maquina inyectora de
plástico con sus partes. El propósito de la maquina inyectora de plástico es ser capaz
de suministrar la materia prima requerida por el usuario al molde el cual debe de
tener un sistema de enfriamiento apropiado para que el producto se encuentre en
buen estado y no pierda sus propiedades y especificaciones indicadas. Los sistemas
que componen a la maquina son: sistema hidráulico, térmico, mecánico, de
enfriamiento y de control. Cuando se aplica calor a un material termoplástico para
fundirlo se dice que se plastifica. El material ya fundido o plastificado por calor puede
hacerse fluir mediante presión y llenar un molde donde el material solidifica y toma
forma del molde. Este proceso se le nombra moldeo por inyección.
A. Partes de una inyectora.
Las partes representativas en una inyectora son la unidad de cierre, unidad de
inyección, bancada y control.
• Unidad de cierre.
La unidad de cierre Ayuda a introducir el material plástico al interior del molde. La
presión de inyección permanecerá más o menos constante mientras que la velocidad
de inyección aumentará con el tamaño de la máquina.
• Unidad de inyección.
El grupo de inyección tiene la función de coger el material sólido que hemos
depositado en su tolva, fundirlo de una forma progresiva e inyectarlo (introducirlo)
dentro del molde. Para ello tiene una serie de elementos mecánicos, eléctricos e
hidráulicos.
• Unidad de control
La unidad de control es la que se dedica a realizar el control de la maquinaria y
coordinar todas sus etapas.

2.2.2.2. Maquinarias de soplado.
Figura N˚ 19: Maquinaria de Soplado
FUENTE: www.quiminet.com
En la figura N˚ 19 se muestra una maquina de soplado que es muy parecida a una
maquinaria de inyección ya que también cuenta con un tornillo para la fundición del
plástico en su previa parte de inyección, esta se diferencia de la anterior maquinaria
mostrada en la figura N˚ 18 por que cuenta además con un modulo de soplado en el
cual se ejerce presión sobre un molde y el plástico en estado semilíquido toma forma
y se solidifica a diferencia de una maquina de inyección donde el plástico fundido
entra en una matriz y solidifica allí mismo.
Las partes más representativas de una maquinaria de soplado son:
A. Partes de una Sopladora
Las partes representativas en una sopladora son la unidad de soplado, unidad de
inyección, bancada y control.
• Unidad de soplado
La unidad de soplado ejerce presión de aire sobre las paredes del plástico que
tomaran la forma del molde sobre el cual están siendo soplados.

• Unidad de inyección o extrusión
La unidad de inyección extrusión es la que está destinada a la inyección/extrusión
del plástico está conformada básicamente por un motor de tornillo.
• Unidad de y bancada control
La unidad de control es la que se dedica a realizar el control de la maquinaria y
coordinar todas sus etapas.
2.2.3. Balance de fases en maquinarias.
Se denomina sistema trifásico equilibrado o carga trifásica equilibrada la que absorbe
la misma intensidad de corriente de cada una de las fases.
Se denomina sistema trifásico desequilibrado o carga trifásica desequilibrada la que
absorbe corrientes de fase no iguales; por tanto, en estrella, el neutro conduce la
diferencia (vectorial). Es el caso, típicamente, de los sistemas de alumbrado y otros
receptores monofásicos.
El balance de fases en maquinarias básicamente hace referencia a que en las tres
líneas de energía de un motor debe existir un consumo equilibrado.
El desbalance en motores trifásicos principalmente se debe a problemas con la red
de alimentación o a que los bobinados del motor no hayan sido correctamente
rebobinados en caso de que el mismo se haya quemado
El desbalance trifásico es el fenómeno que ocurre en sistemas trifásicos donde las
tensiones y/o ángulos entre fases consecutivas no son iguales.
El balance perfecto de tensiones es técnicamente inalcanzable. El continuo cambio
de cargas presentes en la red, causan una magnitud de desbalance en permanente
variación.
La mera conexión de cargas residenciales, de naturaleza monofásica, provocan un
estado de carga en el sistema trifásico que no es equilibrado entre fases, de allí las

caídas de tensión del sistema tampoco serán equilibradas dando por resultado
niveles de tensión desiguales.
Un sistema de generación simétrico, es aquel donde las tres tensiones tienen igual
magnitud de tensión y sus fasores están a 120º entre sí. Una carga trifásica
simétrica, es aquella que genera tres corrientes de magnitudes y fases iguales
respecto a la tensión. En la figura N˚ 20 se puede observar el movimiento del punto
O de la red lo cual implica un desbalance en la misma.
Figura N˚ 20: Sistemas fasoriales de red y componentes simétricas.
Los sistemas desbalanceados pueden analizarse a partir de la representación por
medio de tres sistemas trifásicos compuestos como lo indica la anterior figura, por
dos ternas (trifásicas) simétricas y una tercera compuesta por una terna de igual
magnitud, pero de igual fase.
La terna de secuencia positiva corresponde al flujo de potencia que proviene de la
red hacia la carga, es decir, desde el generador hacia aguas abajo. La potencia
suministrada o energía eléctrica generada tiene únicamente representación de
secuencia positiva, o sea, no existe generación de secuencia negativa u homopolar,
en los sistemas de generación simétricos.
2.2.3.1. Causas de desbalance de fases.
La principal causa son las cargas monofásicas sobre el sistema trifásico, debido a
una distribución no homogénea, en especial la de consumidores de baja tensión de
índole monofásicos.

Para igual dispersión de cargas monofásicas, la configuración del tipo de red de
distribución y transmisión incide sobre la propagación del desbalance. La
configuración de red radial, mostrará niveles mayores que una red mallada.
Las impedancias propias y mutuas entre fases no balanceadas presentarán
desbalances en las caídas de tensión aún con cargas simétricas.
El efecto de un banco trifásico de capacitores con una fase fuera de servicio
presentará un desbalance de compensación de corriente reactiva capacitiva.
Los hornos de arcos trifásicos, por su naturaleza de funcionamiento, presentan
desbalances de carga variable a lo largo del proceso de fundición.
2.2.4. Circuitos y dispositivos de medición de parámetros eléctricos de
corriente y voltaje.
El análisis de circuitos de componentes para la medición de parámetros eléctricos
servirá para estudiar la gama de circuiterías de medición de corriente y voltaje y ver
cuál de los circuitos se adecua mejor a los requerimientos del proyecto para la
determinación de estos parámetros eléctricos.
2.2.4.1. Transformadores de corriente (CT).
Figura N˚ 21: Transformadores de corriente (CT).
FUENTE: ALBERT D. HELFRICK, WILLIAMD. COOPER, Instrumentación

La función de un CT es la de reducir proporcionalmente a valores normales y no
peligrosos la corriente, con el fin de permitir el empleo de aparatos de medición
normalizados. En la figura N˚ 21 se muestra un CT de tipo toroidal.
Un transformador de corriente es un transformador de medición, donde la corriente
secundaria esta dentro de las condiciones normales de operación, prácticamente
proporcional a la corriente primaria, y desfasada de ella un ángulo cercano a cero,
para un sentido apropiado de conexiones.
El estándar de transformación de los CT´s para su entrada varía desde los 15, 20,
25, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 600 amperes, mientras que el
secundario de los mismos termina en valores entre los 5 y 1 amperes.
El primario de dicho transformador está conectado en serie con el circuito que se
desea controlar, en tanto que el secundario está conectado a los circuitos de
corriente de uno o varios aparatos de medición, relevadores o aparatos análogos
conectados en serie.
Un transformador de corriente puede tener uno o varios devanados secundarios
embobinados sobre uno o varios circuitos magnéticos separados.
2.2.4.2. Transformadores de voltaje.
Figura N˚ 22: Transformadores de voltaje.

A. Relación de transformación.
La relación de transformación nos indica el aumento ó decremento que sufre el valor
de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, por
cada voltio de entrada cuántos voltios hay en la salida del transformador.
La relación entre la fuerza electromotriz inductora es (Ep), la aplicada al devanado
primario y la fuerza electromotriz inducida es (Es), la obtenida en el secundario, es
directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y
secundario (Ns), en la ecuación (2.35) se puede observar la ecuación de relación
que se da en un transformador de voltaje:
(2.47)
Un transformador de potencial o tensión como se muestra en la figura N˚ 22 es un
dispositivo destinado a la alimentación de aparatos de medición y /o protección con
tensiones proporcionales a las de la red en el punto en el cual está conectado. El
primario se conecta en paralelo con el circuito por controlar y el secundario se
conecta en paralelo con las bobinas de tensión de los diferentes aparatos de
medición y de protección que se requiere energizar. Cada transformador de tensión
tendrá, por lo tanto, terminales primarios que se conectarán a un par de fases o a
una fase y tierra y terminales secundarios a los cuales se conectarán aquellos
aparatos.
En estos aparatos la tensión secundaria, dentro de las condiciones normales de
operación, es proporcional a la tensión primaria, con un ángulo de desfase cercano a
cero.
Desarrollan dos funciones: transformar la tensión y aislar los instrumentos de
protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión.
En esta definición tan amplia quedan involucrados los transformadores de tensión
que consisten en dos arrollamientos realizados sobre un núcleo magnético y los
transformadores de tensión que contienen un divisor capacitivo. Los primeros se

37 - 165
llaman "Transformadores de Tensión Inductivos" y los segundos "Transformadores
de Tensión Capacitivos".
Los transformadores de tensión no difieren en mucho de los transformadores de
potencia en cuando a elementos constructivos básicos se refiere. Los componentes
básicos son los siguientes:
2.2.4.3. Resistencia de Shunt.
Una resistencia de shunt o de derivación es una carga resistiva a través de la cual se
deriva una corriente eléctrica. Generalmente la resistencia de un shunt es conocida
con precisión y es utilizada para determinar la intensidad de corriente eléctrica que
fluye a través de esta carga, mediante la medición de la diferencia de tensión o
voltaje a través de ella, valiéndose de ello de la ley de Ohm :
(2.48)
Cuando se desea medir una intensidad de corriente mayor que la permitida por el
dispositivo final deberá derivarse, por el instrumento, una parte proporcional para tal
efecto se dispone de una resistencia en paralelo con el instrumento como el que se
muestra en la figura N˚ 23 a dicha resistencia se la denomina derivador o shunt.
Figura N˚ 23: Resistencia de derivador de alta corriente.
electrónica moderna y técnicas de medición. Pág. 58
La resistencia de derivación se calcula aplicando un análisis convencional de
circuitos como se muestra en la figura N˚ 24:

38 - 165
Figura N˚ 24: Circuito de derivación de shunt.
electrónica moderna y técnicas de medición. Pág. 58
Donde:
Rm = Resistencia interna del movimiento (la bobina).
Rs = Resistencia de derivación.
Im = Corriente de deflexión a plena escala del movimiento.
Is = Corriente de derivación.
I = Corriente a plena escala del amperímetro incluyendo la de
derivación.
Ya que la resistencia de derivación esta en paralelo con el movimiento del medidor,
el voltaje a través de las resistencias y el movimiento deben ser iguales, por lo tanto
se puede escribir:
(2.49)
O
(2.50)
Como
I
s
= I- I
m
se puede escribir:

39 - 165
(2. 51)
Mediante la anterior ecuación para cada valor de corriente necesaria a escala
completa del medidor, se puede calcular el valor de la resistencia de derivación
(shunt) requerida.
2.2.4.4. Circuitos de acondicionamiento de señal para medición de corriente y
voltaje
A. El amplificador inversor
Es el primer amplificador estudiado, se llama amplificador inversor ya que a su
salida se encuentra desfasada 180° en la figura N˚ 25 podemos observar el modelo
de este amplificador
Figura N˚ 25: Amplificador inversor.
FUENTE: ANTONIO PERTENCE JUNIOR, Amplificadores operacionales y filtros
activos, pag. 39
Aplicando la ley de kirkchoff en el punto a tenemos:
(2. 52)
Suponiendo que el AOP ideal:

40 - 165
(2. 53)
Luego:
(2. 54)
Por otro lado en el punto a tenemos tierra virtual, es decir:
(2. 55)
Por tanto:
(2. 56)
Y finalmente:
(2. 57)
B. El amplificador no inversor
En este amplificador la señal de salida no presenta desfase a su salida
Figura N˚ 26: Amplificador en modo no inversor.
FUENTE: C. J. SAVANT, Diseño Electrónico, pág. 347.

41 - 165
Se realiza el análisis para el amplificador de la figura N˚ 26
Mediante el procedimiento:
Escribir una ecuación en el nodo v+ para obtener:
(2. 58)
Escribir una ecuación en el nodo v-para obtener:
(2. 59)
Hacer v+=v- y sustituir v- ya que:
(2. 60)
Entonces:
(2. 61)
Despejando la ganancia se obtiene:
(2. 62)
C. Amplificador sumador inversor
El circuito de un amplificador sumador inversor se muestra en la figura N˚ 27. El
circuito muestra un circuito amplificador sumador de tres entradas, el cual
proporciona un medio algebraico para sumar tres voltajes, cada uno multiplicado por
un factor de ganancia constante.

42 - 165
Figura N˚ 27: Amplificador sumador inversor.
activos, pág. 48
Haciendo el análisis del circuito:
Véase la presencia de la resistencia de ecualización para minimizar la tensión de
offset en este caso es:
(2. 63)
Aplicando la ley de kirchhoff en el punto a se tiene que:
(2. 64)
Despejando Vo se tiene:
(2. 65)

43 - 165
D. El amplificador sumador no inversor
El circuito de la figura N˚ 28 presenta la configuración de un sumador en el que la
tensión de salida no sufre inversión.
Figura N˚ 28: Amplificador sumador no inversor.
activos, pag. 50
Aplicando la ley de voltaje en el punto b se tiene que:
(2. 66)
Despejando se tiene:
(2. 67)
Donde G=1/R es la conductancia expresada en siemens.
Las resistencias R y Rf forman un amplificador no inversor dado por:
(2. 68)

44 - 165
Luego:
(2. 69)
En caso de ser R1=R2=R3 y Rf=0 tendríamos:
(2. 70)
E. Rectificación con amplificadores operacionales
Figura N˚ 29: Circuito básico del rectificador de media onda.
activos, pag. 124
En la figura N˚ 29.a tenemos el circuito básico del rectificador, es bastante sencillo,
pero suficiente para una introducción al tema, En la figura N˚ 29.b está el modelo
simplificado de este circuito, cuando Vi es negativo el diodo se comporta como un
circuito abierto, y el alto valor de Ri aísla la entrada de la salida impidiendo toda señal
en ella.

45 - 165
Sin embargo, cuando Vi es positivo y hay una carga conectada a la salida el diodo
conduce, teniendo lugar una caída de tensión VD. analizando el modelo de la figura
tendemos:
(2. 71)
(2. 72)
Haciendo el análisis se pueden ver cómo funcionan las anteriores ecuaciones
mediante la figura N˚ 34.
Y también:
(2. 73)
Luego:
(2. 74)
Es decir:
(2. 75)
Y haciendo que Avo tienda a un valor muy grande o infinito tenemos que:
(2. 76)
El resultado de la ecuación (2.61) muestra que si Vi es positivo y la ganancia en lazo
abierto infinito, el circuito presentara en la salida la misma señal de entrada con
independencia de su nivel o amplitud (esta es una situación ideal aunque en la
practica el valor de Vd es del orden de mili voltios o micro voltios, dependiendo de la
calidad del AOP utilizado. Nótese que la caída de tensión en el diodo (VD) quedo

46 - 165
anulada al estar dividida por un factor infinito (1+Avo) en la situación ideal. Esto
justifica la denominación dada al circuito, ya que prácticamente no existe caída de
tensión en el diodo durante el proceso rectificación. En la figura N˚ 30 se muestra el
rectificador de onda completa.
Figura N˚ 30: Rectificador de onda completa con amplificadores operacionales.
activos, pag. 124.
El circuito de la figura N˚ 30 consta en realidad de un rectificador de media onda
construido con amplificador operacional, que se asocia a un sumador formado por
el segundo amplificador operacional, si se toma la señal en el punto A, puede
comprobarse que se trata de una señal de media onda, que se aplica al sumador
junto con la señal de entrada de manera que en su salida se obtiene una señal de
onda completa, los diodos D1 y D2 deben ser de conmutación rápida ,del tipo 1N914
o 1n4146, y las resistencias de película metálica de tolerancia inferior al 5 %, en
aplicación es de media y alta precisión, donde se trabaja con señales del orden de
100 mV (de pico) o menos, conviene ajustar el Offset de los amplificadores
operacionales. En el montaje citado se comprueba que la señal del punto A es de
media onda correspondiente a la rectificación de los semiciclos positivos de la señal
de entrada. para los semiciclos negativos las señal en A será nula y durante este
intervalo, ambas señales se suman obteniéndose a la salida del amplificador
operacional 2 la señal rectificada de onda completa como se muestra en la figura N˚
34.

47 - 165
Realizando el análisis del funcionamiento de este rectificador vemos en la figura N˚
31 y figura N˚ 32 la primera parte por la que está conformada el rectificador de
onda completa que es un rectificador de media onda se realiza el estudio del
comportamiento de este circuito cuando se da el semiciclo positivo y el semiciclo
negativo.
Figura N˚ 31: Rectificador de media onda con operacionales (semiciclo positivo)
Se puede ver que se tiene el circuito en la configuración del circuito en modo
amplificador inversor.
Entonces su ganancia se dará por la ecuación (2.45)
Ahora vemos el efecto del diodo sobre la corriente que circula por el circuito,
primeramente vemos por la ecuación (2.61) que el efecto de la caída por polarización
del diodo queda prácticamente anulada o drásticamente reducida por la ganancia del
amplificador operacional, ahora en esta sección nos enfocamos en ver cómo se
comporta la corriente basándonos en las ecuaciones (2.56) y (2.57) en el semiciclo
positivo de voltaje de entrada al circuito el diodo D1 está en bloqueo y se conduce
corriente por el diodo D2 de entrada invirtiendo y amplificado la señal de entrada en

48 - 165
función de las resistencias Rf y Ri, como se puede ver en la figura N˚ 31, si las
resistencias Ri y Rf son iguales entonces la ganancia es unitaria.
Figura N˚ 32: Rectificador de media onda con operacionales (semiciclo negativo)
Ahora vemos en la figura N˚ 32 la respuesta del rectificador de media onda en el
semiciclo negativo de la entrada de voltaje, podemos observar que el diodo D2 se
encuentra inversamente polarizado entonces trabaja como un circuito abierto,
basándonos en la ecuación (2.56) vemos que cuando el voltaje de polarización Vi es
negativo la salida del rectificador de media onda es cero
A partir de la figura N˚ 31 y la figura N˚ 32, se puede determinar que el
funcionamiento del rectificador de media onda se da por la siguiente ecuación.
Para Vi>0 (2. 77)
Para Vi<0 (2. 78)
Ahora haciendo el análisis para la segunda parte del amplificador operacional se
tiene un sumador inversor el cual se rige por la ecuación (2.53)

49 - 165
El circuito de la parte de suma del amplificador operacional se puede observar en la
figura N˚ 33.
Figura N˚ 33: Sumador del rectificador operacional de onda completa.
Para nuestro circuito sumador en el rectificador su ecuación de salida estará dada
por la ecuación:
(2. 79)
Usando la ecuación (2.65) el voltaje en el punto vA de la figura N˚ 30 es:
Reemplazando la ecuación (2.65) en la ecuación (2.67) se tiene que el voltaje de
salida del rectificador de onda completa esta dado por:
Si hacemos que Rf = R entonces:
(2. 80)

50 - 165
Teniendo en cuenta que vi´´ solo conduce en el semiciclo positivo de la señal se tiene
como resultado la respuesta de onda que se muestra en la figura N˚ 34.
Podemos ver que esta parte del circuito esta sumando dos voltajes, primeramente
esta sumando la onda rectificada y amplificada al doble con la onda sinoidal de
entrada con ganancia unitaria, y después invirtiendo toda la señal y rectificándola.
Figura N˚ 34: Señales de entrada, salida y punto A del rectificador de onda
completa.
activos, pag. 124.
F. Comparadores de voltaje.
En muchas situaciones surge la necesidad de comparar dos señales entre si, siendo
una de ellas una referencia preestablecida por el diseñador. Los circuitos
electrónicos destinados a esta función se denominan comparadores.
La salida del comparador consta de impulsos discretos que dependen del nivel de la
señal aplicada.
En realidad la salida de un comparador esta siempre en un valor alto denominado
saturación positiva (+Vsat), o en otro bajo, llamado saturación negativa (-Vsat), aunque
hay varias formas de limitar los niveles de energía para que no produzca la
saturación.

51 - 165
Existen dos tipos de comparadores: el no inversor y el inversor. En el primer caso la
señal de referencia se aplica a la entrada inversora del aop y la señal de la variable
que se va a comparar a la no inversora.
La figura N˚ 35.a muestra el circuito elemental de un comparador no inversor con la
señal de referencia puesta a tierra y en la figura N˚ 35.b la respuesta del circuito.
Figura N˚ 35: Circuito comparador no inversor
activos, pág. 91
los estados de la salida se conmutan cuando la señal de entrada pasa por cero por lo
que este circuito se denomina detector por cruce de cero. La operación de un
comparador es bastante sencilla: la alta ganancia del AOP en lazo abierto amplifica
la diferencia de tensión existente entre sus entradas inversora y no inversora, con lo
que la salida tomara el valor +Vsat o -Vsat según la diferencia sea psitiva o negativa,
respectivamente, es decir:
(2. 81)

52 - 165
2.2.4.5. Determinación del condensador en un rectificador de onda completa.
Los circuitos rectificadores, para la rectificación de media onda y onda completa
proporcionan una tensión en cd pulsante en la tensión de salida. Estas pulsaciones
(conocidas como rizo de salida) se pueden reducir considerablemente filtrando la
tensión de salida del rectificador.
El tipo de filtro más común emplea solo un capacitor.
Figura N˚ 36: Rectificador de onda completa con transformador de punto medio.
En la figura N˚ 36 se muestra un rectificador de onda completa, donde se añadió un
capacitor en paralelo con la resistencia de carga. La tensión de salida modificada se
muestra en la figura N˚ 37
El capacitor se carga al valor de tensión más alto (Vmax) cuando la entrada alcanza
su máximo valor positivo o negativo. Cuando la tensión de entrada cae por debajo de
ese valor, el capacitor no se puede descargar a través de ninguno de los diodos. Por
lo tanto, la descarga se lleva a cabo a travez de RL . Esto conduce a un decaimiento
exponencial dado por la ecuación.
(2. 82)
Despejando se tiene:
(2. 83)

53 - 165
Donde:
vo =Voltaje mínimo que se puede aceptar
Vmax =Voltaje máximo de amplitud de la señal (pico)
T’ =Tiempo de descarga del condensador
RL =Resistencia de carga
C =Condensador
Figura N˚ 37: Rectificador con filtro capacitivo.
La anterior formula es complicada de utilizar en el diseño (esto es, elegir un valor
para C). ya que T depende de la constante de tiempo RLC y por tanto de la incógnita
C. se sabe que:
T’<T
Para una entrada de 50 hz la frecuencia fundamental en la tensión de salida es el
doble de este valor o 100 hz por tanto:
(2. 84)
Se puede aproximar el valor del filtro capacitivo necesario para una carga particular
utilizando una aproximación de línea recta, como se muestra en la figura N˚ 38.

54 - 165
Figura N˚ 38: Aproximación de la recta de carga y descarga del capacitor
Si tomamos que la pendiente inicial de la pendiente inicial de la exponencial en la
ecuación (2.46)
(2. 85)
Que constituye la pendiente de la línea A en la figura N˚ 38.
La pendiente de la línea B en la figura N˚ 38 es:
(2. 86)
Entonces:
(2. 87)
Por triángulos semejantes, se encuentra:

55 - 165
(2. 88)
Y
(2. 89)
(2. 90)
Sustituyendo T=1/fp, donde fp es el número de pulsos por segundo (el doble de la
frecuencia original), se obtiene:
(2. 91)
(2. 92)
Pero como:
(2. 93)
Se desprecia el segundo término para obtener:
(2. 94)
O
(2. 95)

56 - 165
Esta fórmula representa una solución conservativa del problema de diseño: si la línea
recta nunca pasa por debajo de Vmin, la curva exponencial estará de seguro por
encima del valor. Una regla práctica que se sugiere utilizar en el diseño es elegir:
(2. 96)
Este análisis muestra que se puede diseñar un filtro para limitar el rizo de salida de
un rectificador. El tamaño del rizo suele ser importante parámetro de diseño.
Como este rizo no sigue una forma estándar (por ejemplo, senoidal o en diente de
sierra), se necesita alguna manera de caracterizar su tamaño. La tensión de rizo rms
está dada por:
(2. 97)
Nótese que se usa √3 en vez de √2 en el denominador. El último número se debe
utilizar para encontrar el valor rms de una sinusoide, que es la amplitud máxima
dividida por √2. Para una onda de diente de sierra el valor rms es la amplitud dividida
por √3. Estas cifras se verifican tomando la raíz cuadrada del promedio cuadrado de
la forma de onda sobre un periodo. La forma de rizo es mas parecida a una forma de
diente de sierra que a una simple sinusoide. Se supone que el valor promedio de la
tensión de rizo se encuentra en el punto medio de la forma de onda (esto es una
aproximación). Si se define la diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo
como Vr(p-p), para el rizo pico a pico, el promedio o valor de de cd es:
(2. 98)
El factor de rizo se define como:
(2. 99)

57 - 165
A. Diseño de una fuente de poder usando un circuito integrado
Los reguladores se empaquetan como circuitos integrados (CI) como los de la serie
MC78XX. Todo lo que se requiere para diseñar un regulador alrededor de uno de
estos CI es seleccionar el transformador, los diodos y el filtro en la figura N˚ 39 se
muestra un circuito característico.
La hoja de especificaciones para un CI regulador de tensión de esta serie indica que
debe existir una tierra común entre la entrada y la salida y que la tensión mínima en
la entrada del CI debe estar al menos 2 o 4 V por encima de la salida regulada. Para
asegurar esta última condición, es necesario filtrar la salida del rectificador en la
figura N˚ 39 CF realiza este filtrado cuando se combina con la resistencia de
entrada del CI. La resistencia de entrada equivalente mas pequeña del CI esta dada
por Vs min/ ILmax entonces:
(2. 100)
Donde Vs max es la tensión más grande que se le aplica al CI, ΔV es la caída de
tensión del capacitor (es decir la tensión pico más pequeña aplicada al CI menos la
tensión de salida del CI mas 4 V) y fp es el número de pulsos por segundo.
El capacitor de salida Co, se añade para ayudar a aislar los efectos de la variación de
cargas de cualquier otro. El capacitor corta las variaciones de alta frecuencia
provenientes de la carga.
Figura N˚ 39: Fuente de alimentación regulada .

58 - 165
2.2.5. Factor de potencia.
El factor de potencia en sistemas sinusoidales se define como el cociente de la
relación de la potencia activa entre la potencia aparente como se muestra en la
ecuación (2.101):
(2.101)
Figura N˚ 40: Triangulo de potencias.
FUENTE: Jhosep A Edminister, Circuitos eléctricos, Pág. 70
Es un indicador cualitativo y cuantitativo del correcto aprovechamiento de la energía
eléctrica, los efectos principales del factor de potencia se denotan en el consumo de
corriente cuando el factor de potencia es bajo entonces el consumo de corriente se
incrementa.
El valor ideal del factor de potencia es 1, esto indica que toda la energía consumida
por los aparatos ha sido transformada en trabajo.
Por el contrario, un factor de potencia menor a la unidad significa un mayor consumo
de energía necesaria para producir un trabajo útil.

59 - 165
2.2.5.1. Potencia activa
Es la potencia que en el proceso de transformación de la energía eléctrica se
aprovecha como trabajo.
La componente activa IR, en fase con la tensión de alimentación, que está
directamente relacionada con el trabajo útil desarrollado y, por tanto, con la parte
proporcional de energía transformada en energía de otro tipo: mecánica, lumínica,
térmica. Las unidades de medición para este parámetro se dan en Vatios.
La potencia activa en el triangulo de potencias, que se muestra en la figura N˚ 40,
está representada por la abscisa del triangulo y se representa a la misma mediante la
ecuación (2.102):
(2.102)
2.2.5.2. Potencia reactiva.
La componente reactiva IQ, perpendicular respecto a la tensión, que sirve para
generar el campo magnético que requieren para su funcionamiento los equipos
inductivos como los motores y transformadores y es un índice del intercambio
energético entre la alimentación y el elemento de la instalación eléctrica. La potencia
reactiva en el triangulo de potencias, que se muestra en la figura N˚ 40, está
representada por la ordenada del triangulo, se mide en VAR (volt ampere reactivo) y
se expresa mediante la ecuación (2.103):
(2.103)
Sin esta componente no podría haber transferencia neta de potencia, por ejemplo,
por intervención del acoplamiento magnético en el núcleo de un transformador o en
el entrehierro de un motor.
2.2.5.3. Potencia aparente.
Por lo general, en presencia de cargas de tipo óhmico inductivo, la corriente total I se
muestra desfasada y retardada respecto a la componente activa IR. Por lo tanto, en

60 - 165
una instalación eléctrica es necesario generar y transportar, además de la potencia
activa útil P, una cierta potencia reactiva Q, indispensable para la conversión de la
energía eléctrica que no es utilizada por el elemento sino intercambiada con la red. El
complejo de la potencia generada y transportada constituye la potencia aparente S ,
la potencia aparente se mide en VA (volt amperes) y se determina mediante la
ecuación (2.104):
(2.104)
Según la figura N° 40, el Coseno φ, es (trigonométricamente) el cociente entre la
potencia activa fundamental y la potencia aparente fundamental. En cambio, el factor
de potencia es el mismo cociente, pero de la potencia total activa y la total aparente
(2.105)
2.2.5.4. Potencia en circuitos trifasicos.
A. Potencia Activa.
La potencia activa en un circuito trifásico se puede calcular mediante las ecuaciones
(2.106) y (2.107):
(2.106)
(2. 107)
El análisis para cargas desequilibradas se puede calcular mediante la ecuación
(2.108) y (2.109):

61 - 165
(2. 108)
(2. 109)
Para determinar la potencia activa en cargas equilibradas se tiene:
En estrella (2.110)
En triangulo (2.111)
Reemplazando respectivamente se tiene que:
(2.112)
(2.113)
B. Potencia Reactiva.
La potencia reactiva en sistemas trifásicos se mide:
(2.114)
(2.115)
Mediante un procedimiento análogo para obtener la potencia activa se obtiene:
Voltamperios reactivos [VAR]
(2.116)

62 - 165
C. Potencia Aparente.
Se obtiene mediante la expresión del teorema de Pitágoras:
(2.117)
Para el caso simétrico y equilibrado:
(2.118)
D. Cargas desequilibradas.
Para cargas desequilibradas la potencia se calcula de la siguiente forma:
En estrella (2.119)
En triangulo (2.120)
E. Factor de potencia en sistemas trifásicos.
Se encuentran tres desfases entre tensiones e intensidades de fase entonces se
determina un factor de potencia medio mediante las siguientes ecuaciones:
(2.121)
(2.122)

63 - 165
2.2.6. Filtros electrónicos y circuitos de protección para el sistema.
2.2.6.1. Filtros electrónicos.
Los filtros son dispositivos electrónicos que discriminan una determinada frecuencia
o gama de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo
modificar tanto su amplitud como su fase.
Los filtros son de gran importancia ya que brindan soluciones al problema del ruido
que es inducido en los ambientes de las empresas que trabajan con maquinarias de
altos consumos de potencia.
2.2.6.2. Clasificación
Atendiendo a sus componentes constitutivos, naturaleza de las señales que tratan,
respuesta en frecuencia y método de diseño, los filtros se pueden clasificar en los
distintos grupos que a continuación se indica.
A. Según respuesta frecuencia
1. Filtro pasa bajo:
Es aquel que permite el paso de frecuencias bajas, desde frecuencia 0 o continua
hasta una determinada. Presentan ceros a alta frecuencia y polos a bajas frecuencia.
2. Filtro pasa alto:
Es el que permite el paso de frecuencias desde una frecuencia de corte determinada
hacia arriba, sin que exista un límite superior especificado. Presentan ceros a bajas
frecuencias y polos a altas frecuencias.
3. Filtro pasa banda:
Son aquellos que permiten el paso de componentes frecuenciales contenidos en un
determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte
superior y otra inferior.

64 - 165
4. Filtro elimina banda:
También llamado filtro rechaza banda, atenúa banda o filtro Notch, es el que dificulta
el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango de
frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior.
5. Filtro multibanda:
Es que presenta varios rangos de frecuencias en los cuales hay un comportamiento
diferente.
6. Filtro variable:
Es aquel que puede cambiar sus márgenes de frecuencia.
B. Filtros activos y pasivos
1. Filtro pasivo:
Es el constituido únicamente por componentes pasivos como condensadores,
bobinas y resistencias.
2. Filtro activo:
Es aquel que puede presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida
respecto a la de entrada. En su implementación se combinan elementos activos y
pasivos. Siendo frecuente el uso de amplificadores operacionales, que permite
obtener resonancia y un elevado factor Q sin el empleo de bobinas.
C. Filtros analógicos o digitales
Atendiendo a cómo se construye el filtro, bien con componentes electrónicos
analógicos, bien con electrónica y lógica digitales, los filtros pueden clasificarse en:
Filtro analógico: es el filtro clásico. Diseñado con componentes analógicos tales
como resistencias, condensadores y amplificadores operacionales.

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Filtro digital: un chip o microprocesador se encarga del cálculo de la señal de salida
en función de unos parámetros programados en el interior de la electrónica.
Electrónicas típicas para el cálculo de filtros digitales son las FPGAs, DSPs,
microprocesadores y microcontroladores (incluidos los ordenadores y PACs).
2.2.6.3. Diseño de filtros pasivos.
El proceso de diseño de filtros consiste en encontrar una función de transferencia
que cumpla las especificaciones dadas.
Una vez conseguida, se puede implementar un circuito electrónico cuya función de
transferencia sea precisamente ésta.
A la hora de implementar el filtro podemos elegir entre filtros activos o filtros pasivos.
Esta elección dependerá de la aplicación en cuestión.
A. Filtros de primer orden.
La expresión general de la función de transferencia de un filtro de primer orden es:
(2.123)
Donde:
N(jω): es polinomio de grados ≤1
τ= 1/ωc, con ωc =2πfc, donde fc es la frecuencia de corte del filtro
La frecuencia de corte del filtro fc es la frecuencia a la cual la respuesta en amplitud
es 1/√2 veces la amplitud máxima.
Los filtros de primer orden sólo pueden ser filtros paso alto o filtros paso
bajo.

66 - 165
1. Filtros pasivos paso bajo de primer orden
La expresión general de la función de transferencia para filtros pasobajo de primer
orden es:
(2.124)
La respuesta de amplitud y fase de esta función de transferencia es:
(2.125)
(2.126)
Figura N˚ 41: Respuesta en frecuencia filtro pasabajo de primer orden.
FUENTE: García talavera, Líneas y filtros Eléctricos, Pág.179.

67 - 165
Como se puede apreciar en la figura N˚ 41, se tiene la grafica de respuesta en
frecuencia de un filtro pasabajo de primer orden.
Figura N˚ 42: Circuito filtro pasabajo pasivo con condensador
FUENTE: Líneas y filtros Eléctricos, Garcia talavera
Fuente: García talavera, Líneas y filtros Eléctricos, Pág.179.
Tomando en cuenta el circuito de la figura N˚ 42 tenemos que la función de
transferencia del circuito está representada por la ecuación (2.127):
(2.127)
En donde:
(2.128)
(2.129)

68 - 165
Figura N˚ 43: Circuito filtro pasabajo pasivo con Bobina.
FUENTE: Líneas y filtros Eléctricos, García talavera, pág. 177.
Tomando en cuenta el circuito de la figura N˚ 43 las ecuaciones correspondientes
al circuito son:
(2.130)
(2.131)
B. Filtros de segundo orden:
La expresión general para la función de transferencia de un filtro de segundo orden
es:
(2.132)
Donde:
N(jw) : Es un polinomio de grado menor o igual a 2
W0=2πf0 : Es la frecuencia angular, Siendo f0 la frecuencia
característica del filtro.
ζ : Es el factor de amortiguamiento.

69 - 165
1. Cálculo de los polos de la función de transferencia.
Dependiendo del valor de ζ , tenemos tres posibilidades para el cálculo de los polos.
Ecuación a resolver:
(2.133)
Si el factor de amortiguamiento es mayor a 1 , Se tiene el caso de polos
reales distintos, sistema sobreamortiguado.
(2.134)
(2.135)
Si el factor de amortiguamiento es igual a 1 , se tiene el caso polo real doble,
sistema críticamente amortiguado.
(2.136)
Si el factor de amortiguamiento es menor a 1 , se tiene el caso de polos
complejos conjugados, sistema subamortiguado.
(2.137)
(2.138)

70 - 165
2. Filtros pasivos paso bajo de segundo orden.
La expresión estándar de la función de transferencia es:
(2. 139)
El cálculo de la frecuencia de corte se da cuando la frecuencia en la que la amplitud
del filtro decae a 1/√2 del máximo y se denota por la siguiente ecuación:
(2. 140)
La respuesta en amplitud y fase del sistema es:
(2. 141)
(2. 142)
En la figura N˚ 44 se puede observar la respuesta general de un filtro pasabajo de
segundo orden que relaciona la salida en función de la frecuencia angular y en la
cual también se pueden observar los efectos del factor de amortiguamiento.

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Figura N˚ 44: Respuesta en frecuencia filtro pasabajo 2do orden.
FUENTE: Líneas y filtros Eléctricos, García talavera, pág. 204
Figura N˚ 45: Circuito filtro pasivo pasabajo de segundo orden.
FUENTE: William H. Hayt, Jack E Kemerly, Análisis de circuitos en ingeniería, pag. 212
Los parámetros de la función de transferencia para el circuito de la figura N˚ 45 son:
(2.143)

72 - 165
(2.144)
(2.145)
3. Filtros pasivos de orden superior.
Para diseñar e implementar filtros de orden superior a dos se utilizan tablas y
circuitos normalizados.
En este caso para implementar filtros paso bajo se utilizan condiciones normalizadas
con y resistencias terminales normalizadas a 1Ω.
Se utilizan tablas y circuitos estándar tanto para la aproximación de Butterworth
como para Chebychew.
a. Filtros de Butterworth.
Para el diseño de filtros paso bajo estándar de Butterworth se proponen dos tipos de
circuitos, la implementación con mínimo número de bobinas o la implementación con
mínimo número de condensadores como se muestra en la figura N˚ 46.
Figura N˚ 46: Circuitos estándar para filtros de orden superior.
FUENTE: http://www.labc. /CircuitosRLC/implementacionfiltros.pdf

73 - 165
Los valores de los componentes en cada uno de los casos están dados por la tabla
N˚ 3:
Tabla N˚ 3: Valores para un filtro de Butterworth de orden superior.
FUENTE: Líneas y filtros Eléctricos, García talavera.
2.2.7. Microcontroladores.
Un microcontrolador PIC (Pheriferical Interface Controler) es un circuito integrado
que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU,
Memoria y Unidades de E/S, Se emplea para controlar el funcionamiento de una
tarea determinada y, debido a su reducido tamaño, suele ir incorporado en el propio
dispositivo al que gobierna. Esta última característica es la que le confiere la
denominación de «controlador incrustado» (embedded controller).
Los microcontroladores “PIC” son una familia de microcontroladores tipo RISC
fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente
desarrollado por la división de microelectrónica de General Instruments.
El microcontrolador es un computador dedicado. En su memoria sólo reside un
programa destinado a gobernar una aplicación determinada; sus líneas de
entrada/salida soportan el conexionado de los sensores y actuadores del dispositivo
a controlar, y todos los recursos complementarios disponibles tienen como única

74 - 165
finalidad atender sus requerimientos. Una vez programado y configurado el
microcontrolador solamente sirve para gobernar la tarea asignada.
2.2.7.1. Arquitectura.
Un microcontrolador posee todos los componentes de un computador, pero con unas
características fijas que no pueden alterarse.
Las partes principales de un microcontrolador son:
• Procesador
• Memoria no volátil para contener el programa
• Memoria de lectura y escritura para guardar los datos
• Líneas de EIS para los controladores de periféricos:
o Comunicación paralelo
o Comunicación serie
o Diversas puertas de comunicación (bus I2C, USB, etc.)
• Recursos auxiliares:
o Circuito de reloj
o Temporizadores
o Perro Guardíán («watchdog»)
o Conversores AD y DA
o Comparadores analógicos.
o Protección ante fallos de la alimentación.
o Estado de reposo o de bajo consumo.
2.2.7.2. Clasificación de microcontroladores.
Los microcontroladores PIC son una familia, desarrollada por la casa Microchip, se
divide en cuatro gamas: enana, baja, media y alta. Las principales diferencias entre
estas gamas radica en el número de instrucciones y su longitud, el número de
puertos y funciones, lo cual se refleja en el encapsulado, la complejidad interna y de
programación, y en el número de aplicaciones.
En las próximas líneas se describen brevemente las cualidades de esta familia.

75 - 165
A. Gama baja o gama enana, de 8 patillas.
Su principal característica es su reducido tamaño, al disponer todos sus
componentes de 8 patitas como el ejemplo de la figura N° 47 que podría ser un pic
de 13C508 O 12C509. Se alimentan con un voltaje de corriente continua
comprendido entre 2,5 V y 5,5 V, y consumen menos de 2 mA cuando trabajan a 5 V
y 4 MHz. El formato de sus instrucciones puede ser de 12 o de 14 bits y su repertorio
es de 33 o 35 instrucciones, respectivamente. En la Figura a continuacion se muestra
el diagrama de conexionado de uno de estos PIC.
Figura N˚ 47: PIC de gama baja o enana.
FUENTE: www.Microchip.com
En la tabla N˚ 4 se presentan las principales características de los modelos de esta
subfamilia. Los modelos 12C5xx pertenecen a la gama baja, siendo el tamaño de las
instrucciones de 12 bits; mientras que los 12C6xx son de la gama media y sus
instrucciones tienen 14 bits. Los modelos 12F6xx poseen memoria Flash para el
programa y EEPROM para los datos.
Tabla N˚ 4: Principales características de la baja y gama enana.
MODELO
MEMORIA
PROGRAMA
MEMORIA
DATOS
FRECUENCIA
MAXIMA
LINEAS
E/S
ADC
8bits
TEMPORIZADORES PATITAS
PIC12C508 512x12 25x8 4 MHz 6 TMR0 + WDT 8
PIC12C671 1024x14 128x8 4 MHz 6 2 TMR0 + WDT 8
PIC12C672 2048x14 128x8 4 MHz 6 4 TMR0 + WDT 8
PIC12C680
512X12
FLASH
80x8 16x8
EEPROM
4 MHz 6 4 TMR0 + WDT 8
PIC12C681
1024x14
FLASH
80x8 16x8
EEPROM
4 MHz 6 TMR0 + WDT 8

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Al igual que todos los miembros de la familia PIC16/17, los componentes de la gama
baja se caracterizan por poseer los siguientes recursos: Sistema “Power On Reset”,
Perro guardián (Watchdog o WDT), Código de protección, Sep, etc.
Sus principales desventajas o limitaciones son que la pila sólo tiene dos niveles y
que no admiten interrupciones. En la Figura 9 se presentan las principales
características de los modelos de esta subfamilia.
B. Gama media. PIC16CXXX con instrucciones de 14 bits.
Es la gama más variada y completa de los PIC. Abarca modelos con encapsulado
desde 18 patitas hasta 68, cubriendo varias opciones que integran abundantes
periféricos. Dentro de esta gama se halla el PIC16X84 y sus variantes. En esta
gama sus componentes añaden nuevas prestaciones a las que poseían los de la
gama baja, haciéndoles más adecuados en las aplicaciones complejas. Admiten
interrupciones, poseen comparadores de magnitudes analógicas, convertidores A/D,
puertos serie y diversos temporizadores. El repertorio de instrucciones es de 35, de
14 bits cada una y compatible con el de la gama baja. Sus distintos modelos
contienen todos los recursos que se precisan en las aplicaciones de los
microcontroladores de 8 bits. También dispone de interrupciones y una Pila de 8
niveles que permite el anidamiento de subrutinas. En la tabla N˚ 5 se presentan las
principales características de los modelos de esta familia.
Tabla N˚ 5: Características relevantes de los modelos PIC16X8X de la gama media.
MODEL
O
MEMORIA
PROGRAMA
MEMORIA
DATOS REGISTROS
ESPECIFICOS
TEMPORIZAD
ORES
INTERRUPCIONES E/S
RANGO
VOLTAJE
PATITAS
RAM EPRO
M
PIC16C8
4
1Kx14
EEPROM
36 64 11 TMRO +WDT 4 13 2-6 18
PIC16F8
4
1Kx14
FLASH
68 64 11 TMRO +WDT 4 13 2-6 18
PIC16F8
3
512x14 ROM 36 64 11 TMRO +WDT 4 13 2-6 18
PIC16C
R84
1Kx14 ROM 68 64 11 TMRO +WDT 4 13 2-6 18
PIC16C
R83
512x14 ROM 36 64 11 TMRO +WDT 4 13 2-6 18
FUENTE: Microchip.com

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Encuadrado en la gama media también se halla la versión PIC14C000, que soporta
el diseño de controladores inteligentes para cargadores de baterías, pilas pequeñas,
fuentes de alimentación ininterrumpibles y cualquier sistema de adquisición y
procesamiento de señales que requiera gestión de la energía de alimentación. Los
PIC 14C000 admiten cualquier tecnología de las baterías como Li-Ion, NiMH, NiCd,
Ph y Zinc.
El temporizador TMR1 que hay en esta gama tiene un circuito oscilador que puede
trabajar asíncronamente y que puede incrementarse aunque el microcontrolador se
halle en el modo de reposo (“sleep”), posibilitando la implementación de un reloj en
tiempo real. Las líneas de E/S presentan una carga “pull-up” activada por software.
C. Gama alta: PIC17CXXX con instrucciones de 16 bits.
Se alcanzan las 58 instrucciones de 16 bits en el repertorio y sus modelos disponen
de un sistema de gestión de interrupciones vectorizadas muy potente. También
incluyen variados controladores de periféricos, puertas de comunicación serie y
paralelo con elementos externos, un multiplicador hardware de gran velocidad y
mayores capacidades de memoria, que alcanza los 8 k palabras en la memoria de
instrucciones y 454 bytes en la memoria de datos.
Quizás la característica más destacable de los componentes de esta gama es su
arquitectura abierta que consiste en la posibilidad de ampliación del microcontrolador
con elementos externos. Para este fin, las patitas sacan al exterior las líneas de los
buses de datos, direcciones y control, a las que se conectan memorias o
controladores de periféricos. Esta facultad obliga a estos componentes a tener un
elevado número de patitas comprendido entre 40 y 44. Esta filosofía de construcción
del sistema es la que se empleaba en los microprocesadores y no suele ser una
práctica habitual cuando se emplean microcontroladores. En la tabla N˚ 6 se
muestran las características más relevantes de los modelos de esta gama, que sólo
se utilizan en aplicaciones muy especiales con grandes requerimientos.

MODELO
MEMORIA
PROGRAMA
MEMORIA
DATOS
REGISTROS
ESPECIFICOS
TEMPORIZADORES CAP PWM
CAD
10
BIT
INTERRUPCIONES E/S
MULTIPLICADOR
HARDWARE
PATITAS
PIC17C42A 2Kx16 232 48 4+WDT 2 2 11 33 8x8 40-44
PIC17C43 4Kx16 454 48 4+WDT 2 2 11 33 8x8 40-44
PIC17C44 8Kx16 454 48 4+WDT 2 2 11 33 8x8 40-44
PIC17C752 8Kx16 454 76 4+WDT 2 3 12 18 50 8x8 64-68
78 - 165
Tabla N˚ 6: Características más destacadas de los modelos PIC17CXXX de la gama
alta.
2.2.7.3. MSSP (Master synchronous serial port).
En algunas familias de los uC de microchip como por ejemplo PIC16f87X se ha
implantado en el silicio de sus chips el modulo MSSP, que proporciona una excelente
interfaz de comunicación de los microcontroladores con otros microcontroladores y
diversos periféricos entre los que destacan las memorias EEPROM serie, los
Conversores A/D, los controladores de displays, etc.
De esta forma el usuario dispone a algunas pines generalmente del Puerto C, que
correctamente programados sirven para manejar directamente la comunicación
serial. Además, el modulo MSSP admite dos de las alternativas más usadas en la
comunicación serie síncrona.
• SPI (serial Peripherical Interface)
• I2C (Inter- integrated Circuit)
La comunicación serie en modo SPI la utilizan principalmente as memorias (RAM y
EEPPROM) y utilizan tres líneas para llevarla a cabo. En el modo I2C solo se
emplean dos líneas y recientemente ha conseguido una importante implantación en
la comunicación de circuitos integrados, existiendo en el mercado todo tipo de
periféricos capaces de trabajar con este protocolo (memorias, controladores, relojes,
conversores, etc.)
El Modulo MSSP consta básicamente de dos registros: el SSPSR que es un registro
de desplazamiento que transforma la información serie paralelo y viceversa, y el

79 - 165
registro SSPBUF, que actúa como buffer de la información que se recibe o se
transmite.
2.2.7.4. Modulo de comunicación SPI.
Spi es un bus de tres líneas, sobre el cual se transmiten paquetes de información de
8 bits. Cada una de estas tres líneas porta la información entre los diferentes
dispositivos conectados al bus. Cada dispositivo conectado al bus puede actuar
como transmisor y receptor al mismo tiempo, por lo que este tipo de comunicación
serial es full duplex. Dos de estas líneas trasfieren los datos (una en cada dirección)
y la tercer línea es la del reloj.
Algunos dispositivos solo pueden ser transmisores y otros solo receptores,
generalmente un dispositivo que transmite datos también puede recibir.
Un ejemplo podría ser una memoria EEPROM, el cual es un dispositivo que puede
transmitir y recibir información.
Los dispositivos conectados al bus son definidos como maestros y esclavos. Un
maestro es aquel que inicia la transferencia de información sobre el bus y genera las
señales de reloj y control.
Un esclavo es un dispositivo controlado por el maestro. Cada esclavo es controlado
sobre el bus a través de una línea selectora llamada Chip Select o Select Slave, por
lo tanto el esclavo es activado solo cuando esta línea es seleccionada, generalmente
una línea de selección es dedicada para cada esclavo.
En un tiempo determinado T1, solo podrá existir un maestro sobre el bus. Cualquier
dispositivo esclavo que no esté seleccionado, debe deshabilitarse (ponerlo en alta
impedancia) a través de la línea selectora (chip select).
2.2.7.5. Modulo MSSP trabajando en modo I2C.
El protocolo de comunicación I2C fue desarrollado por Phillips para cubrir sus propias
necesidades en la implementación de diversos productos electrónicos que requerían
una elevada interconexión de circuitos integrados. El protocolo I2C (Inter-
Integrated

80 - 165
Circuit) utiliza únicamente dos líneas para la transferencia de información entre los
elementos que se acoplan al bus como se muestra en la figura N˚ 48, una de dichas
líneas se dedica a soportar los datos, es bidireccional y se llama SDA; la otra lleva
los impulsos de reloj para la sincronización, es unidireccional y recibe el nombre de
SCL. Los impulsos de reloj siempre los genera el maestro y tienen la función de
sincronizar las transferencias con todos los esclavos colgados a las dos líneas.
Figura N˚ 48: Modulo MSSP para I2C.
FUENTE: José M. Angulo Usategui, Microcontroladores PIC, pág. 155
2.2.7.6. Modulo de conversión Análogo –Digital A/D.
El modulo de conversión análogo-digital tiene 5 entradas para los 28 pines del uC, y
8 entradas para el resto.
La entrada analógica carga un capacitor de muestra y mantenimiento la salida del
capacitor de muestra y mantenimiento es la salida dentro del conversor. El conversor
entonces genera un resultado digital de su nivel análogo a través de aproximaciones
sucesivas.
La conversión A/D de la señal de entrada análoga resulta en un número digital de 10
bits.

81 - 165
El modulo A/D tiene voltajes de entrada de referencia altas y bajos que son
seleccionables mediante software para obtener algunas combinaciones de Vdd, Vss,
RA2 y RA3.
El Conversor A/D tiene la única habilidad de permanecer activo para operar mientras
el uC está en modo de Internación.
El modulo A/D tiene cuatro registros, estos registros son:
• A/D Registros de resultados altos (ADRESH)
• A/D Registro de resultados bajos (ADRESL)
• A/D Registro de control 0 (ADCON 0)
• A/D registro de contro 1 (ADCON 1)
2.2.8. Comunicación serial.
La comunicación serial es el proceso de envío de datos de un bit por vez,
secuencialmente, sobre un canal de comunicación o un bus de computadora.
Contrasta con la comunicación paralela, donde todos los bits de cada símbolo (la
más pequeña unidad de datos transmitida por vez) son enviados juntos.
La comunicación serial es utilizada en casi todas las comunicaciones y redes de
computadoras, porque los costos de los cables y las dificultades de sincronización
hacen a la comunicación paralela poco práctica.
Entre algunos de los ejemplos de tecnologías de comunicación serial están el código
morse, RS-232, RS-423, RS-485, USB, Fire Wire, Ethernet, etc.
2.2.8.1. Estándar RS-232.
RS-232 es una interfaz que designa una norma para el intercambio serie de datos
binarios entre un DTE (Equipo terminal de datos) y un DCE (Data Communication
Equipment, Equipo de Comunicación de datos), aunque existen otras en las que
también se utiliza la interfaz RS-232.

82 - 165
En particular, existen ocasiones en que interesa conectar otro tipo de equipamientos,
como pueden ser computadores. Evidentemente, en el caso de interconexión entre
los mismos, se requerirá la conexión de un DTE (Data Terminal Equipment) con otro
DTE. Para ello se utiliza una conexión entre los dos DTE sin usar modem, por ello se
llama: null modem ó modem nulo.
El RS-232 consiste en un conector tipo DB-25 (de 25 pines), aunque es normal
encontrar la versión de 9 pines (DE-9), más barato e incluso más extendido para
cierto tipo de periféricos (como el ratón serie del PC).
La interfaz RS-232 está diseñada para distancias cortas, de hasta 15 metros segun
la norma, y para velocidades de comunicación bajas, de no más de
20 Kilobits/segundo. A pesar de ello, muchas veces se utiliza a mayores velocidades
con un resultado aceptable. La interfaz puede trabajar en comunicación asíncrona o
síncrona y tipos de canal simplex, half duplex o full duplex. En un canal simplex los
datos siempre viajarán en una dirección, por ejemplo desde DCE a DTE. En un canal
half duplex, los datos pueden viajar en una u otra dirección, pero sólo durante un
determinado periodo de tiempo; luego la línea debe ser conmutada antes que los
datos puedan viajar en la otra dirección. En un canal full duplex, los datos pueden
viajar en ambos sentidos simultáneamente. Las líneas de handshaking de la RS-232
se usan para resolver los problemas asociados con este modo de operación, tal
como en qué dirección los datos deben viajar en un instante determinado.
Si un dispositivo de los que están conectados a una interfaz RS-232 procesa los
datos a una velocidad menor de la que los recibe deben de conectarse las líneas
handshaking que permiten realizar un control de flujo tal que al dispositivo más lento
le dé tiempo de procesar la información. Las líneas de "hand shaking" que permiten
hacer este control de flujo son las líneas RTS y CTS. Los diseñadores del estándar
no concibieron estas líneas para que funcionen de este modo, pero dada su utilidad
en cada interfaz posterior se incluye este modo de uso.

83 - 165
2.2.8.2. Transferencia de datos con RS-232.
Como se puede ver en la figura N˚ 49 en la comunicación serial, los datos viajan en
grupos de bits. En este caso cada grupo o carácter consta de un bit de Start, los bits
de Datos (8 por lo general), un bit de Paridad (opcional) y finaliza con uno o dos bits
de Stop.
Figura N˚ 49: Transmisión en RS-232.
FUENTE: Serial port Complete, JAN AXENSON, pág. 12
• Bit de Start. Es la transición de 1 a 0 e indica el inicio de una transferencia. En la
lógica RS-232 podría significar una transición de -15V a +15V y en lógica TTL es
una transición de 5V a 0V.
• Bits de Datos. Forman los datos en sí que se desean transmitir. Cada dato puede
ser de 5, 6, 7 u 8 bits. Por supuesto, siempre preferimos trabajar con 8 bits (1
byte). El primer bit a transmitir es el menos significativo o LSbit (Least Significant
Bit).
• Bit de Paridad. Este bit es opcional y se puede enviar después de los bits de
datos. Sirve para ayudar a detectar posibles errores en las transferencias de
datos. Es muy raramente usado, primero, porque es poco efectivo (solo podría
detectar errores, no corregirlos) y, segundo, porque hay mejores formas de
tratamiento de errores.
• Bits de Stop. Los bits de Stop son estados de 1 lógico. El Estándar dice que
puede haber 1, 1.5 ó 2 bits de Stop al final de los datos (o del bit de paridad si lo
hubiera).

84 - 165
2.2.8.3. Estándar RS-485.
Está definido como un sistema en bus de transmisión multipunto diferencial, es ideal
para transmitir a altas velocidades sobre largas distancias (35 Mbps hasta 10 metros
y 100 Kbps en 1.200 metros) y a través de canales ruidosos, ya que reduce los
ruidos que aparecen en los voltajes producidos en la línea de transmisión. El medio
físico de transmisión es un par entrelazado que admite hasta 32 estaciones en 1 solo
hilo, con una longitud máxima de 1.200 metros operando entre 300 y 19.200 bps y la
comunicación half-duplex (semiduplex). Soporta 32 transmisiones y 32 receptores.
La transmisión diferencial permite múltiples drivers dando la posibilidad de una
configuración multipunto. Al tratarse de un estándar bastante abierto permite muchas
y muy diferentes configuraciones y utilizaciones pero la forma básica de conexión de
la red de 485 es como se muestra en la figura N˚ 50.
Figura N˚ 50: Conexiones de red para rs-485.
FUENTE: www.info/RS-485.html
En la figura N˚ 50, se muestra la forma de conexión de red general del estándar RS-
485, se muestran N nodos están conectados en una red RS485 multipunto. Para
velocidades más altas y más líneas, las resistencias de terminación son necesarias
en ambos extremos de la línea para eliminar los reflejos. Utilizar el 100 Ω resistencias
en ambos extremos. La red RS485 debe ser diseñada como una línea con múltiples
caídas, no como una estrella. Aunque la longitud total del cable tal vez más corta en
forma de estrella, la terminación adecuada no es posible más y calidad de la señal

85 - 165
puede degradar significativamente, en la tabla N˚ 7 se muestra una tabla con las
comparaciones entre los tipos de comunicación serial.
Tabla N˚ 7: Características del RS485 comparadas con RS232, RS422 and RS423.
FUENTE: www.info/RS-485.html
2.2.9. Topologías de comunicación de red.
Las topologías de comunicación serial permiten tener la disposición de los elementos
de la red acorde a los requerimientos de la necesidad para la cual están siendo
utilizadas.
Toman en cuenta fundamentalmente los requerimientos como hardware, y distancia
y número de equipos a manejar para garantizar la efectividad de la red.

86 - 165
2.2.9.1. Topología de bus.
Figura N˚ 51: Topología de red tipo bus.
FUENTE: Wayne Tomasi, Sistemas de comunicaciones electrónicas, pág. 648
También llamada topología en red, esta topología se muestra en la figura N˚ 51, en
esta se permite que todas las estaciones de trabajo reciban la información de manera
secuencial. Existen algunas desventajas que hacen que esta topología esté
dejándose de utilizar, la principal es que si el cable resulta dañado, la información
llegará hasta ahí, ya que la información o datos viajan de manera secuencial por el
cable.
2.2.9.2. Topología de anillo.
Figura N˚ 52: Topología tipo anillo.
Esta topología se muestra en la figura N˚ 52, las estaciones de trabajo u
ordenadores están unidas por el cable de una forma en que parezca un anillo
(circulo). Los datos o la información viaja de un sólo lado, de la misma manera que
en la topología Bus, si un nodo (estación de trabajo o computadora) se rompe la red

87 - 165
deja de funcionar. Esa tal vez es una de las razones principales por las que está
dejándose de utilizar actualmente, su eficiencia limitada.
2.2.9.3. Topología de estrella.
Figura N˚ 53: Topología tipo estrella
Ésta topología mostrada en la figura N˚ 53 es una de las más utilizadas ya que los
datos viajan desde el concentrador o host hacia el destino. El host realiza casi
prácticamente todo el trabajo de la red (normalmente gestionado desde un panel de
control). Una de las ventajas más notables de esta topología es que si una
computadora o estación de trabajo falla, el fallo no afecta el desempeño de la red.
2.2.9.4. Topología en malla.
Figura N˚ 54: Topología tipo malla.
FUENTE: Wayne Tomasi, Sistemas de comunicaciones electrónicas, pág. 648.
La topología en malla se muestra en la figura N˚ 54, en ésta las terminales están
conectadas unas con otras para conformar la red.

88 - 165
La ventaja más significativa de este modo de trabajo es que la información puede
tomar distintos caminos por la red, si un nodo está afectado, la información puede
tomar otros caminos para llegar a su destino.
2.2.10. Software para el desarrollo del sistema de monitoreo.
El software de monitoreo es parte del sistema de monitoreo y tiene gran importancia
ya que representa la plataforma de trabajo del mismo sobre la cual se despliegan los
datos, se registran los mismos, y se dan las señales de alarmas, permitiendo así de
esa manera a los operarios del sistema de monitoreo visualizar, entender, y estar
conscientes del funcionamiento de las maquinarias.
2.2.10.1. Visual Basic.
Este lenguaje de programación nace del BASIC (Beginner´s All-purpose Symbolic
Instruction Code) que fue creado en su versión original en el Dartmouth College, con
el propósito de servir a aquellas personas que estaban interesadas en iniciarse en
algún lenguaje de programación. Luego de sufrir varias modificaciones, en el año
1978 se estableció el BASIC estándar. La sencillez del lenguaje ganó el desprecio de
los programadores avanzados por considerarlo "un lenguaje para principiantes".
Visual Basic es un lenguaje de programación orientado a eventos, desarrollado por
el alemán Alan Cooper para Microsoft. Este lenguaje de programación es un dialecto
de BASIC, con importantes agregados. Su primera versión fue presentada en 1991,
con la intención de simplificar la programación utilizando un ambiente de desarrollo
completamente gráfico que facilitara la creación de interfaces gráficas y, en cierta
medida, también la programación misma.
2.2.10.2. Microsoft Access.
Por medio de Microsoft Access, puede administrar toda la información desde un
único archivo de base de datos. Dentro del archivo, se puede utilizar:
• Tablas para almacenar los datos.
• Consultas para buscar y recuperar únicamente los datos que necesita.

89 - 165
• Formularios para ver, agregar y actualizar los datos de las tablas.
• Informes para analizar o imprimir los datos con un diseño específico.
• Páginas de acceso a datos para ver, actualizar o analizar los datos de la base de
datos desde Internet o desde una intranet.
2.2.10.3. C# (C SHARP)
C# es un lenguaje de programación orientado a objetos desarrollado y estandarizado
por Microsoft como parte de su plataforma .NET, que después fue aprobado como un
estándar por la ECMA (ECMA-334) e ISO (ISO/IEC 23270). C# es uno de los
lenguajes de programación diseñados para la infraestructura de lenguaje común.
Su sintaxis básica deriva de C/C++ y utiliza el modelo de objetos de la plataforma
.NET, similar al de Java, aunque incluye mejoras derivadas de otros lenguajes.º
El nombre C Sharp fue inspirado por la notación musical, donde ♯ (sostenido, en
inglés sharp) indica que la nota (C es la nota do en inglés) es un semitono más alta,
sugiriendo que C# es superior a C/C++. Además, el signo '#' viene de cuatro '+'
pegados.
Aunque C# forma parte de la plataforma .NET, ésta es una API, mientras que C# es
un lenguaje de programación independiente diseñado para generar programas sobre
dicha plataforma. Ya existe un compilador implementado que provee el marco Mono -
DotGNU, el cual genera programas para distintas plataformas como Windows, Unix y
GNU/Linux.

CAPITULO III
MARCO PRÁCTICO
Hay hombres que luchan un día y son buenos,
hay otros que luchan un año y son mejores,
hay quienes luchan muchos años y son muy
buenos, pero hay los que luchan toda la vida,
esos son los imprescindibles.
(Bertolt Brecht)

90 - 165
En la empresa lujan antes del proyecto las mediciones de corriente en maquinarias
se hacían manualmente en cada maquinaria con una pinza amperimétrica, no se
media el voltaje de fases, solo se tenía un equipo de medición general en el panel
principal para toda la empresa que media corrientes y voltajes, Kwh (Kilovatio hora),
Kvarh (Kilo Volt Ampere Reactivo hora) y Kw (potencia), y no se llevaba registro de
los datos de consumo.
Después con el proyecto se cuenta con lecturas y registro variables de corriente, de
voltaje, de factores de potencia, balance de fases y consumos en cada maquinaria,
a la vez con estos datos se determina un factor de potencia general y consumo
general en la empresa constantemente.
El proyecto de diseño en el presente documento se basa en una metodología
sistémica que considera al objeto de estudio como un sistema “un conjunto de
componentes interdependientes que tienen un propósito definido”, la metodología
contempla tres partes.
• El análisis.
• El diseño.
• La implementación.
El análisis que realiza el proyecto se enfoca en la red eléctrica de la empresa Lujan
para conocer con qué tipo de alimentación se cuenta, en que configuración trifásica
se encuentra y la distribución de maquinarias.
El diseño implica ya toda la parte de cálculos y metodologías para la medición de
variables eléctricas.
La parte implementación se encarga de ejecutar todo lo planeado en el diseño y
también en esta parte se realizan las pruebas y calibraciones de los instrumentos de
medición diseñados y el sistema.
Después del estudio del factor de potencia, los sistemas eléctricos trifásicos, filtros
electrónicos, amplificadores operacionales, circuitos y componentes de medición de

91 - 165
parámetros eléctricos de corriente y voltaje, se procede al diseño y posterior
construcción del modulo de adquisición de variables eléctricas de corrientes y
voltajes y el modulo de procesamiento de señales eléctricas para la determinación de
factores de potencia, y la red de comunicaciones la figura N˚ 55 se muestra el
esquema general en bloques del proyecto.
Figura N˚ 55: Diagrama general de bloques del proyecto.
FUENTE: Elaboración propia
3.1. ANALISIS DE LA RED ELÉCTRICA TRIFASICA DE LA
EMPRESA.
Se realiza el análisis de la red eléctrica de la empresa para conocer el tipo de red
que tienen, el tipo de alimentación que existe en la empresa, la distribución de sus
maquinarias para identificar las zonas de mayor consumo y poder tomar las
respectivas previsiones por los posibles problemas de inducción de ruido
electromagnético en los equipos del sistema y en comunicación de datos.

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3.1.1. Parámetros eléctricos.
Tabla N˚ 8: Parámetros eléctricos empresa Lujan.
Potencia del transformador 500kva
Voltaje lado media tensión 24.9 KV
Voltaje lado de baja 380/220 v, neutro aterrado
Protección principal 630 A (35Ka)
Sistema de montaje En piso
Sistema de medición Digital, multifunción
Transformadores de corriente 600/5A
Coseno de Phi 0.85
FUENTE: Industrias lujan
3.1.1.1. Tensión de alimentación.
El voltaje primario es el correspondiente al de distribución de ELFEC y es de 24,9 Kv.
3.1.1.2. Equipo de transformación.
La subestación cuenta con un transformador de 500 KVA 24.9 kv/380/220, neutro
aterrado.
3.1.1.3. Equipo de medición.
El equipo de medición está colocado en el lado de baja tensión y está conformado
por tres transformadores de corriente de relación 600/5, un medidor digital de
mediciones múltiples.kwh, kwar, kw.
3.1.2. Plano de distribución de la empresa.
Con la finalidad de tener una idea general y después poder realizar el tendido de la
red de comunicación serial 485/232 en la planta y saber cómo está distribuida la
planta en la figura N˚ 56 se muestra el plano de la misma.

93 - 165
Figura N˚ 56: Plano planta industrias Lujan.
FUENTE: Industrias Lujan
3.1.3. Potencia del transformador.
Las cargas están distribuidas en dos tableros secundarios y el tablero principal.
Para un mejor control de la potencia de punta y tener un factor de carga alto se
planifica el encendido de maquinas de tal forma de no sobrepasar la potencia del
transformador.

94 - 165
A continuación se muestran en la tabla N˚ 9, tabla N˚ 10 y la tabla N˚ 11, las
potencias instaladas en los tableros de la empresa, después en la tabla N˚ 12 se
muestra el coseno de fi general promedio de la empresa, la potencia total activa y
aparente instalada en la empresa y la demanda máxima general de la empresa, con
estos datos se definió el transformador de la empresa. Además en la figura N˚ 57,
se muestran el diagrama unifilar de la empresa en el que se ven la alimentación
principal en la empresa, las maquinarias, también los subtableros alimentados, la
figura N˚ 58 muestra la disposición de maquinarias en la empresa, y en la figura N˚
59 los cableductos en la misma.
Tabla N˚ 9: Tablero T1.
CIRCUITO MAQUINA POTENCIA KW
1 MAVI 20.40
2 ROGEFLEX 29.62
3 FUMADI 18.00
4 FUMADI 18.40
5 MOLINO 4 4.00
6 MOLINO 3 1.50
7 MOLINO 6 1.50
8 MOLINO 1 1.50
9 BIANCHINI 3.40
10 PLASTIMAC 21.40
11 RUSA 9.38
12 MOLINO 5 1.5
13 MOLINO 2 1.5
14 MOLINO7 1.5
16 COMPRESORAS 60 HP 45.00
17 RESERVA 5.00
18 RESERVA 5.00
TOTAL 188.6
FUENTE: Industrias Lujan

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Tabla N˚ 10: Tablero T2.
1 MG200 25.00
2 KUASY 14.10
3 FUMADI 12.80
4 NESSEI 10.60
5 SEMERARO 15.00
6 BOY 50 11.25
7 MOLINO 1.50
8 MOLINO 1.50
9 MOLINO 1.50
10 MOLINO 1.50
11 MOLINO 1.50
12 KRAUSS 8.60
13 BOY 30 8.60
14 MOLINO 1.50
15 MOLINO 1.50
16 MOLINO 1.50
TOTAL 137.95
FUENTE: Industrias Lujan.
Tabla N˚ 11: Tablero principal.
1 SOPLADOR DE TURRILES 186.0
2 ROGEFLEX 50L 51.80
3 ZANETI 46.14
4 TABLERO T1 188.6
5 TABLERO T2 137.95
6 TABLERO DE ILUM Y FUERZA 5.0
TOTAL 615.49
Tabla N˚ 12: Potencia instalada y demanda máxima en la empresa.
Cos ℓ (factor de potencia general promedio) 0.85
Total potencia instalada (Activa) 615.49 KW
Total potencia instalada (Aparente) 724.11 KVA
Factor de simultaneidad o demanda máxima
(Aparente) 0.65 (65%)
470.67 KVA

96 - 165
Figura N˚ 57: Diagrama unifilar de red eléctrica.
FUENTE: Industrias lujan.

97 - 165
Figura N˚ 58: Disposición de maquinarias.
Figura N˚ 59: Disposición de cableductos.

98 - 165
3.2. DISEÑO DEL MODULO DE ADQUISICIÓN DE VARIABLES
ELÉCTRICAS DE CORRIENTES Y VOLTAJES.
Los módulos que son objeto de desarrollo y estudio del sistema en el presente
trabajo, presentan señales analógicas que deben ser adecuadamente procesadas.
Debido a la naturaleza analógica y de gran potencia de las señales a leer, no se las
puede utilizar directamente, por lo que antes deben pasar por una etapa de
acondicionamiento para reducirla y rectificarla según lo requiera el sistema.
Este acondicionamiento o tratamiento de señal, permitirá el buen uso de las señales
y permitirá que el microcontrolador sea capaz de utilizarlas y procesarlas.
Figura N˚ 60: Diagrama de conexión de transformadores de corriente y voltaje al
modulo de acondicionamiento de señales de corriente y voltaje.

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En la figura N˚ 60 se puede apreciar el esquema general de conexión de ambos
tipos de transformadores (corriente, voltaje) en la alimentación de cada máquina en
el sistema trifásico en configuración estrella de la empresa, los transformadores de
voltaje no son imprescindibles, pero se los utiliza con el fin de proteger el sistema, se
muestra además la polaridad de los transformadores, como deben ir conectados, se
puede observar que la tierra en los transformadores de corriente es común, de la
misma manera se puede observar que los transformadores de voltaje tiene una tierra
común.
3.2.1. Acondicionamiento de señales de corriente.
Figura N˚ 61: Conexiones de la etapa de reducción y acondicionamiento de señal de
corriente al microcontrolador.
En la figura N˚ 61 se muestra el esquema de bloques para el acondicionamiento de
señal del proyecto.
Los requerimientos del proyecto para el modulo son:
• 3 puertos analógicos para lectura en amplitud de corriente
• 3 puertos analógicos para lectura en amplitud de voltaje
• 3 puertos lectura de pulsos cruce por cero corriente
• 3 puertos lectura de pulsos cruce por cero voltaje
• 1 puerto serial USART (comunicación serial).

100 - 165
Por eso se utiliza un microcontrolador 16F877 para hacer las medidas analógicas de
magnitud de señal, ya que este cuenta con 8 puertos de conversión análoga digital,
además de que es un PIC que se encuentra en mercado fácilmente. Debemos tener
en cuenta que el puerto analógico del microcontrolador 16f877 acepta solo valores
en DC para nuestro caso utilizaremos el rango de 0-5V DC de trabajo del mismo
porque en esta configuración se tiene la opción de utilizar más puertos en el pic (8
canales) como se puede apreciar en el anexo B, con esta especificación ahora se
tiene claro que el modulo debe convertir una señal de corriente de 0-5A (AC) rms a
una señal de voltaje de 0-5 V DC proporcionalmente, entonces podemos desarrollar
el acondicionamiento de señal del modulo. El modulo de adquisición de corriente del
sistema está conformado por 4 etapas, en su primera etapa está conformado por
un CT (transformador de corriente). El CT se dimensiona en función de los
consumos máximos en régimen de trabajo de la maquinaria los que pueden llegar las
maquinarias pequeñas de inyección y soplado, el consumo de estas maquinarias
esta en un rango de 0 a 50 A como se puede ver en la tabla N˚ 13.
Tabla N˚ 13: Consumos máximos de maquinarias de la empresa.
Potencia Maquinarias del proyecto
INDUSTRIAS LUJAN S.R.L.
Constantes
Voltaje 380
FP 0,85
Maquinas Corriente (A) Potencia (Activa) (KW.)
RUSA
PLASTIMAC
BIANCHINI
FUMADI 1
FUMADI 2
ROGEFLEX 5L
MAVI
KRAUSS
SEMERARO
FUMADI INY
NISSEI
KUASY
MG 200
BOY 50
BOY 30
15,8
36,2
5,8
31,0
30,5
50,0
34,5
14,5
25,3
21,6
18,0
23,8
42,2
19,0
14,6
9,36
21,44
3,44
18,36
18,07
29,62
20,44
8,59
14,99
12,80
10,66
14,10
25,00
11,25
8,65
TOTAL 382,8 226,76
POTENCIAS: KVA (Aparente) KVAR (Reactiva)
TOTAL 251,95 109,82

101 - 165
En la tabla N˚ 13 se pueden observar los consumos de corriente máxima en régimen
de trabajo de las maquinarias de la empresa sobre las cuales se enfoca el proyecto,
se puede ver que estas corrientes no sobrepasan los 50 A, después se dan otros
datos de la empresa como el voltaje de línea a línea que es de 380 voltios y el factor
de potencia promedio general de la fábrica que es de 0.85, en función a todos estos
parámetros se determinan las potencias de cada maquinaria que se determinan
mediante la ecuación (2.112) que dice que la potencia activa trifásica se calcula
mediante:
Estas potencias se suman en la tabla dándonos el dato total de potencia activa
consumida por estas maquinarias.
A continuación al pie de la tabla en función a la potencia activa total y al factor de
potencia se calcula la potencia aparente total mediante la ecuación (2.105).
Finalmente al pie de la tabla también se obtiene el resultado de potencia reactiva que
se calcula mediante la ecuación (2.104).
Los CT se colocan a la entada de cada línea trifásica de las maquinarias estudiadas,
estos se encargan de reducir la corriente proporcionalmente de un valor a la
entrada (primario del CT) de 0-50A en AC a otro valor proporcional en la salida
(secundario del CT) en el rango de 0– 5A en AC, el trasformador de corriente
entonces tendrá una relación de trasformación de 10 a 1 como se muestra en la
tabla N˚ 14, además los transformadores de corriente utilizados tienen una potencia
de 2.5 VA según su hoja de especificaciones que se puede ver en el anexo A, el

102 - 165
acondicionamiento de señal que realiza el transformador de corriente se puede
apreciar en la figura N˚ 62.
Tabla N˚ 14: Relación de proporcionalidad conversión de valores AC.
Transformador de corriente 50/5A
Corriente en el
primario [A]
Corriente en el
secundario [A]
0 0
1 0.1
5 0.5
10 1
25 2.5
50 5
Los valores anteriormente vistos para el CT son valores ideales de conversión que
varían en función a la clase del CT.
Figura N˚ 62: Señal de transformación del CT de 50 – 5 Amperes AC.

103 - 165
Después de esta etapa la señal ya fue acondicionada para ser utilizada en la
segunda etapa de acondicionamiento de corriente que comprende una resistencia
de carga RL a la salida del transformador de corriente, este resistor se utiliza para
convertir la corriente en voltaje proporcionalmente la configuración del circuito se
muestra en figura N˚ 63.
Figura N˚ 63: Resistencia de carga del transformador de corriente (segunda etapa).
Figura N˚ 64: Señales de entrada y salida de la segunda etapa de
acondicionamiento 0-5 Amperes AC a 0 - 0,5V Voltios AC.

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El circuito de la segunda etapa visto en la figura N˚ 63 de acondicionamiento de
señal tiene el objetivo de convertir la señal proporcionalmente de una onda AC del
rango de 0-5A rms a otra onda AC en el rango de 0 - 0,5V rms.
A partir de estos datos se dimensiona la resistencia de carga a la salida de las
terminales del CT. Mediante la ley de ohm (2.1).
Obtenemos que el valor del resistor que debe ir a la salida del CT es de 0.1 ohm, en
esta etapa se acondiciona la señal de corriente AC de 0-5A rms a una señal de
voltaje AC proporcional entre 0 - 0,5V AC como se muestra en la figura N˚ 64.
Dimensionando la potencia de la resistencia tenemos mediante la ec. (2.2) que:
El detalle de conversión o acondicionamiento de señal se puede apreciar mejor en la
tabla N˚ 15.
Tabla N˚ 15: Acondicionamiento de señal segunda etapa.
Corriente
secundario del
CT rms [A]
Voltaje salida
resistencia rms
[V]
Corriente Pico
secundario del
CT [A]
Voltaje Pico
salida
resistencia [V]
0 0 0 0
1 0.1 1.41 0.141
2 0.2 2.82 0.282
3 0.3 4.24 0.424
4 0.4 5.65 0.565
5 0.5 7.07 0.707

105 - 165
La potencia de la resistencia a colocar debe ser de 2,5 w pero por cuestión de
seguridad se toma el inmediato superior en potencia de la resistencia que será de
5 w.
El valor máximo que alcanzara el voltaje de la resistencia de carga a la salida del CT
es de 0.5 v rms, entonces calculamos el valor máximo de esta onda que se da por el
factor de conversión √2 para una onda senoidal mediante la ecuación (2.12):
El circuito de la tercera etapa de acondicionamiento de señal se muestra en la
figura N˚ 65, tiene por objetivo convertir proporcionalmente un voltaje AC de 0-0.5 V
(valor rms) o de 0 – 0,707 V (valor máximo) a un voltaje AC en el rango de 0 – 5 V
(valor máximo).
Para realizar esto utilizamos un amplificador en configuración multiplicador no
inversor para nuestro caso utilizamos un amplificador con el código TL082.
En la figura N˚ 65 se tiene el circuito del amplificador operacional en configuración
de amplificador no inversor.

106 - 165
Figura N˚ 65: Acondicionador de señal de 0- 0,5A AC → 0-5V AC (tercera etapa).
Primero con nuestros datos calculamos la ganancia que debe tener el operacional, si
el voltaje AC de entrada máximo es de 0.707 V y el voltaje de salida maximo AC es
5 V entonces calculamos la ganancia que debe tener el amplificador no inversor
mediante la ecuaciones (2.57) y (2.62):
Ahora si nuestros datos son:
AV = 7.07
R1 = 1kΩ
R2 =?
Obtenemos como resultado que R2 debe tener un valor de 7.07kΩ este valor se
puede obtener con un trimer de precisión de 10K, la respuesta del circuito de la

107 - 165
figura N˚ 65 obtiene una onda senoidal con un valor de voltaje pico de de 0 - 5
voltios como se muestra en la figura N˚ 66. El detalle de conversión o
acondicionamiento de señal para la tercera etapa se puede apreciar mejor en la
tabla N˚ 16:
Tabla N˚ 16: Acondicionamiento de señal tercera etapa.
Voltaje rms de
salida de la
resistencia de carga
CT [V]
Voltaje máximo de
salida de la
resistencia de carga
CT [V]
Voltaje rms de
salida del
amplificador
operacional [V]
Voltaje Pico salida
resistencia [V]
0 0 0 0
0.1 0.141 0.707 1
0.2 0.282 1.414 2
0.3 0.424 2.121 3
0.4 0.565 2.828 4
0.5 0.707 3.535 5
Hasta la tercera etapa ya se tiene una onda ac de voltaje entre los voltajes de 0-5 v
(máximo o pico), acondicionada proporcionalmente, ahora la señal ya es apta para
la siguiente etapa.
En la cuarta etapa se realiza el rectificado de onda completa para esto se utiliza
un circuito rectificador de precisión como se puede ver en la figura N˚ 67 elaborado
a base de amplificadores operacionales para finalmente tener ingreso al alguno de
los puertos analógicos del microcontrolador con un voltaje proporcionalmente a la
variación de corriente del dispositivo a medir que va desde los 0 a los 50 A a un
rango proporcional de 0-5 V en continua para el microcontrolador.

108 - 165
Figura N˚ 66: Señales de entrada y salida de la tercera etapa de acondicionamiento,
amplificación de la onda de 0- 0,5 Voltios AC a 0 - 0,5V Voltios AC.
Figura N˚ 67: Arreglo de amplificadores operacionales para rectificación de onda
completa de señal (Cuarta etapa).
activos, pág. 124.

109 - 165
En la cuarta etapa la finalidad de este rectificador es la de llevar la onda senoidal de
un valor de corriente AC (0 -- 5 V) pico a una señal DC de 0 -- 5V como se muestra
en la figura N˚ 69.
Hacemos referencia a las ecuaciones (2.71 y 2.72) para analizar el primer
amplificador operacional del circuito de la figura N˚ 67, se realiza análisis desde el
voltaje de entrada vi hasta el punto A, este rectificador esta en configuración de
rectificador de media onda y cumple la regla que dice lo siguiente:
Cuando el voltaje de ingreso Vi es menor a 0, entonces el voltaje de salida es
equivalente a 0, en cambio cuando es mayor a 0, se induce un voltaje a la salida que
es el voltaje de salida menos un voltaje VD que cae sobre el diodo, que es
despreciable por efecto del amplificador operacional como se puede observar en las
ecuaciones (2.77) y (2.78).
El análisis de estas ecuaciones se puede ver en las figura N˚ 31 y figura N˚ 32, si
hacemos que Rf = R1 entonces para el semiciclo positivo de la onda de voltaje de
entrada tendremos que el voltaje de salida tendrá ganancia unitaria pero la onda se
invertirá como se ve en la ecuación (2.57), y tendremos la siguiente relación.
En nuestro caso tenemos una onda alterna con valor pico de 5V, entonces los
valores del rectificador de media onda se pueden observar en la tabla N˚ 17.

110 - 165
Tabla N˚ 17: Relación voltaje entrada/ salida rectificador de media onda.
vi vo
0 0
1 -1
2 -2
3 -3
4 -4
5 -5
Esta ecuación solo es válida para el medio ciclo positivo de la señal como se puede
observar en la figura N˚ 68.
Figura N˚ 68: Onda a la salida del rectificador de media onda.
Ahora pasamos a ver el efecto del segundo operacional del rectificador de onda
completa. Este operacional esta en configuración de sumador inversor y se rige por
las ecuaciones (2.79) y (2.80)
Se puede ver en la ecuación (2.67) que se suma el voltaje de salida del rectificador
va y el voltaje vi, y que además el voltaje va se amplifica al doble y al final esta suma
algebraica se invierte y entrega la onda rectificada.

111 - 165
Al final tenemos que la ecuación característica del rectificador de onda completa se
da por la ecuación (2.80) teniendo en cuenta que vi´´ solo tiene valor durante el
semiciclo positivo de la onda vi .
Entonces utilizando esta práctica nos damos valores tentativos para el
funcionamiento del rectificador en la etapa de sumado.
Tabla N˚ 18: Valores de entrada y salida del sumador.
vi va vo
-5 0 5
-4 0 4
-3 0 3
-2 0 2
-1 0 1
0 0 0
1 -2 1
2 -4 2
3 -6 3
4 -8 4
5 -10 5
El segundo amplificador se dispone en configuración de sumador restador inversor
Figura N˚ 69: Señal de entrada, salida del rectificador y en el punto A.

112 - 165
El rectificador con amplificadores operacionales se utiliza debido a que en la hora de
rectificar una señal de valor pequeño como en nuestro caso, una señal que como
máximo alcanzara los 5V, si se utiliza un arreglo de diodos para la rectificación este
introduce un error de 0,7 v para la polarización de cada diodo (si se utilizan diodos de
silicio), valor que modificara el valor de la señal al medirse.
3.2.2. Acondicionamiento de señales de voltaje.
Al igual que en el modulo de acondicionamiento de corrientes, el modulo de
adquisición de voltaje tiene etapas de acondicionamiento de señal, este modulo
cuenta con 3 etapas, en su primera etapa están conformado por un CT
(transformador de corriente).
Para lograr un adecuado acondicionamiento de señales de voltaje se tienen tres
etapas de acondicionamiento de señal con relación 220 - 12v conectados en estrella
a las los voltajes de línea del sistema como se muestra en la figura N˚ 60.
Para el acondicionamiento de las señales de voltaje se cuenta con tres etapas como
se muestra en la figura N˚ 70.
de voltaje al microcontrolador.
Como se aprecia en la figura N˚ 70 después de la etapa del transformador se
cuenta con un divisor de tensión para disminuir proporcionalmente el rectificador de
onda completa como el que se muestra en la figura N˚ 67, para convertir la señal

113 - 165
alterna en continua y por consiguiente esta pueda ser procesada por el
microcontrolador.
La señal que entrega el transformador se puede observar en la figura N˚ 71, vale
decir que la señal de alimentación de 380 AC no fluctuara mucho pero si un poco y
esos cambios serán registrados por el transformador, enviando una señal a su
secundario que como valor máximo conseguirá 5 v en AC.
Para realizar el dimensionamiento de la primera etapa primero vemos la
configuración de la red de alimentación de la empresa que está en conexión estrella
380/220, para el acondicionamiento de señal se utilizará un transformador de voltaje
con relación 220/12v con una potencia de 3.6 VA, la onda de salida del
transformador se puede observar en la figura N˚ 71.
Figura N˚ 71: Señal de transformación del transformador de voltaje.
Nuestro objetivo es conseguir un valor de 5 voltios pico, con este requerimiento
podemos dimensionar la segunda etapa de acondicionamiento de voltaje, ya que a
la salida del transformador es de 12 v rms o 16.97 pico entonces debemos disminuir
proporcionalmente este voltaje, esto se lo puede hacer mediante un divisor de
tensión ajustable con trimer (resistencia de precisión).

114 - 165
Para lograr este objetivo, mostramos el circuito de división de voltaje que se puede
ver en la figura N˚ 72.
Figura N˚ 72: Divisor de voltaje (Segunda etapa).
Teniendo los datos de voltaje de entrada 16.97 v pico y voltaje de salida de 5 v pico,
y tomando en cuenta la ecuación (2.10) del divisor de voltaje tenemos que:
Si tomamos R2 como 5k entonces:
Conociendo el voltaje de caída sobre R2 y su resistencia se calcula mediante la ley
de ohm ec. (2.1) la corriente una corriente de malla.
La corriente que circula por R1 es de 1 mA, la corriente por R2 será una suma
algebraica de corrientes I1 e I2como se puede ver en la figura N˚ 73.

115 - 165
Figura N˚ 73: Conexión de segunda a tercera etapa.
Pero ahora tenemos en cuenta que el amplificador operacional tiene una impedancia
de entrada muy grande (infinita) sumada a una resistencia R entonces seguirá
existiendo una resistencia muy alta a la tercera etapa.
Utilizando la ley de ohm nuevamente ec para calcular la I2 (2.1) tenemos:
Entonces utilizando la ley de corrientes de Kirchoff ec. (2.3) podemos ver que la
corriente que cae sobre la resistencia R2 en la segunda malla de la figura N˚ 73 es:
A partir de esto se puede considerar que R1 y R2 están conectadas en serie.
Mediante este acondicionamiento de señal que obtiene un valor de de voltaje AC 5 v
pico estamos listos para entrar a la tercera etapa que utilizara un rectificador de
onda completa como el que se mostro en la etapa de acondicionamiento de señal de
corriente en la figura N˚ 67, para obtener un valor de 5 v DC listo para ser insertado
en el microcontrolador.

116 - 165
3.2.3. Circuito de detección por cruces por cero de voltaje y corriente.
Para determinar los ángulos de desfase entre señales de voltaje y corriente, se utiliza
un circuito que detecte los cambios de polaridad de la onda senoidal, mediante un
circuito para los cruces por cero de corriente antes de su etapa de rectificación y otro
circuito para analizar los cruces por cero de voltaje, también antes de su etapa de
rectificación de señal como se muestra en la figura N˚ 74 y la figura N˚ 75
respectivamente.
Figura N˚ 74: Comparador por cruce de cero de corriente.
Figura N˚ 75: Comparador por cruce de cero de voltaje.

117 - 165
Debido a que a la entrada al rectificador siempre se tenía una señal pico de 5v
entonces el detector por cruce de cero será el mismo tanto para la señal de voltaje
como de corriente.
El detector por cruce de cero tanto para las etapas de corriente como de voltaje para
nuestro caso estará basado en un LM311 que es un comparador de voltaje y se lo
configura como se muestra en la figura N˚ 76.
El voltaje de salida Vo se rige mediante la ecuación (2.69).
+VSat cuando Vi > Vref
- VSat cuando Vi < Vref
Figura N˚ 76: Detector por cruce de cero.
El LM311 en esta configuración detecta el cruce del voltaje de entrada a través de 0
V, la entrada inversora se conecta a tierra (como voltaje de referencia) y la entrada
en el pin 2 se ingresa una señal cualquiera, cuando la señal de entrada es positiva
enciende al transistor de salida, lo que hace que la salida vaya a su nivel alto (5
Voltios), cuando la señal de entrada es menor a 0, el transistor se apaga, lo que hace
que la salida vaya a su nivel bajo (0 Voltios) como se muestra en la figura N˚ 76.

118 - 165
3.2.4. Determinación del ángulo de desfase entre señales de voltaje y corriente.
El tipo de carga en la empresa es de tipo inductivo (motores eléctricos,
transformadores), en función a este dato se sabe que la corriente se retrasa en
función al voltaje y con esto podemos intuir la disposición de señales tanto de
corriente como de voltaje como se puede ver en la figura N˚ 77, el objetivo de hacer
este análisis es diseñar un circuito combinacional que determine el tiempo de
desfase de ambas señales, con las señales de detección por cruce de cero del
integrado LM311. Se utiliza esta metodología para determinar el factor de potencia
debido a que la influencia de armónicos sobre las onda de alimentación no es muy
pronunciada, por lo tanto afecta a la señal medida pero en muy poca medida.
Figura N˚ 77: Comparación de señales de cruce por cero de corriente, voltaje y
determinación del tiempo de desfase de señales.
Vale recalcar que la señal de salida del integrado LM311 ya esta acondicionada para
trabajar con 5 voltios a la salida y esta lista para trabajar con integrados lógicos TTL.
La lógica de funcionamiento para un circuito combinacional con dos entradas esta
descrita en la tabla N˚ 19.

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Tabla N˚ 19: Tabla del circuito combinacional de medición de determinación de señal
de desfase.
Señal de voltaje Señal de corriente Salida
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Como se puede ver en la tabla del circuito combinacional, esta respuesta
corresponde a una compuerta XOR, que solamente activara una señal en estado alto
durante el desfase de ambas señales.
Ahora se presenta un problema el microcontrolador 16f877 cuenta únicamente con
dos módulos ccp para realizar el trabajo de captura del ancho del pulso del desfase
entre la corriente y el voltaje y en el trabajo se necesitan tres módulos ccp para medir
tres desfases de ángulo. Entonces se plantea la solución de utilizar un multiplexor
74153 después de la compuerta XOR, el circuito para este cometido se muestra en la
figura N˚ 78 y la tabla de funciones para que trabaje el integrado 74153 se puede
ver en la tabla N˚ 20.
Tabla N˚ 20: Tabla de funciones del integrado 74153.
FUENTE: Hoja de datos 74153 National Semiconductor.

120 - 165
Figura N˚ 78: Circuito combinacional de medición de determinación de señal de
desfase.
Esta señal ya preparada a 5 voltios ahora se puede ingresar a los pines de trabajo
del modulo CCP (Capture, Compare, Pulse wide modulation) del microcontrolador
utilizando específicamente el modulo en modo de captura, el microcontrolador 16f877
tiene dos pines CCP, pero el proyecto necesita 3 puertos para la captura de los
desfases de ángulo de cada fase del sistema trifásico que alimenta a las
maquinarias, entonces utilizamos un multiplexor 74153 que trabaja durante un
periodo de 60 ms para cada fase, la tabla que indica el funcionamiento del
multiplexor se la puede observar en el anexo H y la figura general del modo de
conexionado de las compuertas XOR de cada fase al multiplexor 74153 y a el
microcontrolador se pueden observar en la figura N˚ 86.
3.2.5. Determinación del ángulo de desfase entre señales de voltaje y voltaje.
Para la determinación del desbalance de fases se necesitan dos parámetros
importantes en el sistema trifásico, el primer parámetro a determinar es el ángulo de
desfase entre fase y fase y lo segundo determinar la magnitud del vector de voltaje
de fase con estos dos parámetros se puede determinar el desbalance de fases en un
sistema trifásico.

121 - 165
Para la determinación del ángulo primero nos referimos a las tres fases de los tres
ángulos de las fases ABC, tomamos en cuenta las ondas de una señal con respecto
a la otra tendremos las siguientes combinaciones AB, BC, CA podemos ver con
mejor detalle las ondas de voltaje de las tres fases en la figura N˚ 79.
Figura N˚ 79: Desfase de señales en un sistema trifásico.
Después de cada combinación de fases se puede ver una señal de respuesta que
vale 120°, dependiendo a la proporción del desbalance de fases entre fase y fase.

122 - 165
Para conseguir esta salida de 120° se requiere de una compuerta XOR.
3.2.6. Diseño de la fuente de alimentación de voltaje para los instrumentos de
medición, procesamiento de señales y transmisión.
El diseño de la fuente se realiza en función a la carga que se vaya a utilizar en cada
fuente para lo cual hacemos un dimensionamiento de consumos de los componentes
de los módulos.
Tabla N˚ 21: Consumos de los componentes del modulo acondicionamiento de
señal.
Unidad
Voltaje de
alimentación
(V)
Consumo de
corriente
(mA)
Consumo de
potencia(mW)
Cargas (Ω)
en paralelo
Ec. (2.3)
Microcontrolador
16f877
+5 4 20 1250
LCD 2x16 5 2 10 2500
MAX 485 12 60.58 727 198
LM311 +12-12 83.3 1000 144
Lm741 +12, -12 41.6 500 288.5
Total 191.48 mA 2257 mW 60.041 Ω
Como se ve en la tabla N˚ 21, se dimensiona la corriente máxima que puede
observar el consumo un modulo de acondicionamiento de señal y transmisión esta
por los 191.48 mA pero para el diseño de la fuente podemos utilizar un transformador
de unos 800 mA.
El diseño de la fuente se da para proveer +12 y -12 voltios y también +5 V,
entonces se puede tomar el siguiente diseño de fuente voltaje continuo como se

123 - 165
puede ver en la figura N˚ 80, utilizando un transformador con punto de derivación
central se rectifica la señal para la alimentación de los módulos.
Figura N˚ 80: Fuente simétrica de voltaje +12v, -12v y 5v.
Ahora en base a la ecuación (2.96) de dimensionamiento del condensador para
reducir el factor de rizado en función de la carga del circuito, de la frecuencia del
circuito, de la variación de voltajes en el rizado ΔV y el voltaje máximo de salida
podemos dimensionar el capacitor.
Para dimensionar el valor de Vmax se toma en cuenta que se usa un transformador
con punto simétrico, con relación de 220/ +/-12V, entonces se tiene un voltaje
máximo en el secundario de 24*√2= 33.94 v pico, tomando en cuenta la caída de
tensión para los dos diodos rectificadores por semiciclo 0.7+0.7= 1.4 V hacemos la
diferencia 33.94 -1.4= 32.54 V.
Entonces deducimos que 32.54 V es el valor máximo (Vmáx) de la onda.

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Figura N˚ 81: Aproximación recta de carga y descarga del capacitor filtro en la
fuente de rectificación.
A partir de esto podemos darnos un valor mínimo para hallar ΔV, nos podemos dar
un valor de --- para hallar nuestro ΔV hacemos la diferencia 32.54 – 30.54 = 2V
Entonces con este dato ya tenemos que ΔV= 2 V, conocemos que la frecuencia de
nuestro circuito es de 50hz.
Entonces calculamos la frecuencia para medio ciclo será de 100hz mediante la
ecuación (2.84), debido a que esta frecuencia corresponde al semiciclo de la onda
sinoidal cuando se rectifica.
Conociendo que nuestra resistencia de carga es de 440.8 KΩ ahora ya tenemos
todos nuestros datos para calcular el capacitor de filtro para la fuente reemplazando
nuestros datos en la ecuación (2.96), tenemos que:

125 - 165
Tenemos mediante las ecuaciones que el capacitor con estos datos tendrá un valor
de 2157.4 microfaradios pero este valor de capacitor no existe entonces tomamos el
inmediato superior que es de 4700 uF que si existe en mercado, el condensador
dimensionado lo podemos observar en la figura N˚ 80.
Cuando el diodo conduce el condensador se carga a la tensión de pico Vmax. Una
vez rebasado el pico positivo el condensador se abre debido a que el condensador
tiene una tensión Vmax entre sus extremos, como la tensión en el secundario del
transformador es un poco menor que Vmax el cátodo del diodo esta a mas tensión
que el ánodo. Con el diodo ahora abierto el condensador se descarga a través de la
carga. Durante este tiempo que el diodo no conduce el condensador tiene que
mantener el voltaje y hacer que la tensión en la carga no baje de Vmax. Esto es muy
dificil ya que al descargarse un condensador se reduce la tensión en sus extremos.
Cuando la tensión de la fuente alcanza de nuevo su pico el diodo conduce
brevemente recargando el condensador a la tensión de pico. En otras palabras, la
tensión del condensador es aproximadamente igual a la tensión de pico del
secundario del transformador (hay que tener en cuenta la caída en el diodo). La
tensión Vo se puede apreciar en la figura N˚ 82 .
Figura N˚ 82: Pulso de conducción del diodo.
FUENTE: http://electronica.com/tutoriales/fuentes10.htm

126 - 165
La corriente por el diodo es a pulsos. Los pulsos tienen que aportar suficiente carga
al condensador para que pueda mantener la corriente de salida constante durante la
no conducción del diodo. Esto quiere decir que el diodo tiene que conducir de una
sola vez todo lo que no puede conducir durante el resto del ciclo.
Figura N˚ 83: Pulso de conducción del diodo con menor rizado.
FUENTE: http://electronica.com/tutoriales/fuentes10.htm
Utilizando la ecuación para determinar la corriente máxima que debe soportar el
diodo en este ancho de pulso tenemos la ecuación:
Donde:
RL= Carga a la salida de la fuente.
n = Orden del rectificador de onda completa n=2 para
media onda n= 1.
C= Condensador de la fuente.
f = Frecuencia de la red.
IL= corriente de salida de la fuente sobre la carga RL.
Realizando cálculos se tiene que:

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La corriente máxima que debe soportar el diodo en los pulsos de conducción para
cargar al capacitor es de 7.29 amperes, según la hoja de especificaciones los diodos
1n400X son capaces de resistir hasta pulsos de 30 amp entonces, estos diodos son
aptos para usarse en la fuente de alimentación.
Tomando en cuenta la parte de protección del sistema de los armónicos creados por
las maquinarias grandes, se utilizan filtros de tercer orden como los que se pueden
ver en la figura N˚ 46, que muestran una forma genérica de dimensionar filtros de
orden superior, los filtros que se encuentran antes del transformador de
alimentación, antes de la parte de rectificación, como se puede ver en la figura N˚
84.
Figura N˚ 84: Filtro de tercer orden acoplado a la fuente de alimentación.
Teniendo en cuenta este circuito general de elaboración de un circuito filtro de orden
“n” visto en la figura N˚ 46 y mediante la tabla N˚ 3 de dimensionamiento para filtros
de Butterworth tenemos que los valores de los componentes del filtros son: C1=1nF,
L1=2mH, C1=1nF.

128 - 165
3.3. DISEÑO DEL MÓDULO DE PROCESAMIENTO DE SEÑALES
ELÉCTRICAS.
El modulo de procesamiento de señales eléctricas tanto de voltaje como de corriente
está conformado por una compuerta XOR, un circuito integrado 74153 y por el
microcontrolador 16f877 este ultimo digitaliza las señales adquiridas de las etapas de
acondicionamiento de señales electricas y los detectores por cruce de cero de voltaje
como de corriente. El microcontrolador se conecta a las salidas de los
acondicionamientos de señal como se muestra en la figura N˚ 85.
Figura N˚ 85: Conexionado de señales al microcontrolador pic.
El esquemático que muestra el interconexionado de una fase en voltaje y corriente a
el microcontrolador se puede ver en la figura N˚ 86, vale aclarar que se conectan los
mismos circuitos de acondicionamiento se señal de corriente y voltaje para las fases
dos y tres el detalle se lo puede ver mejor en la figura N˚ 85.

129 - 165
Figura N˚ 86: Esquemático de conexiones de etapas de acondicionamiento de señal
y cruce por cero al microcontrolador.

130 - 165
Para la elaboración del software de lectura de corrientes y voltajes se utiliza una
metodología del valor eficaz que se puede ver en la ecuación (2.11).
Si tomamos a la integral como una sumatoria de cuadrados y tenemos en cuenta que
el microcontrolador cuenta con un capacitor interno que tarda 20 us para tomar una
muestra de valor para digitalizarla y ponerla en un valor de 0 a 256, si se usa una
digitalización con 8 bits o un valor entre 0 a 1023, si se utilizan 10 bits, en nuestro
caso utilizaremos 10 bits para hacer la digitalización de datos, entonces se van
tomando datos a lo largo de un periodo de onda rectificada de 50 hz (20 ms) como se
puede apreciar en la figura N˚ 87.
Figura N˚ 87: Muestreo de las señales de corriente y voltaje.
Pero el microcontrolador no acepta valores menores a cero entonces este problema
es subsanado por los circuitos de acondicionamiento de señales que invierten y
reflejan fielmente la segunda parte del semiciclo de la onda alterna teniendo una
onda proporcional al valor del lado de alta tensión en un rango de 0-5 voltios y
rectificado como se muestra en la figura N˚ 88, el cual ya es apto para ser leído por
el microcontrolador.

131 - 165
Figura N˚ 88: Señal rectificada y muestreada para el microcontrolador.
El flujograma de la figura N˚ 89 explica de manera resumida la metodología
empleada para procesar la información medida para lograr la determinación del valor
eficaz o medio de voltaje y corriente del lado de alta tensión y corriente que se quiere
leer.
Figura N˚ 89: Flujograma para el procesamiento de señales de corriente y voltaje.
INICIO
Se completaron N
muestras
Dividir valor
acumulado entre
SI
numero de
muestras
NO
Inicio de la conversión
analógica/digital ADC
Sacar raiz
cuadrada
NO
Finalizo conversion
A/D?
Multiplicar por
factor de
conversion
TX via SPI al
SI maestro de la red
Elevar al cuadrado
Ir acumulando en una
variable
FIN

El flujograma para la determinación y procesamiento del desfase de señales por
cruce cero y envió de los mismos mediante 485 en la red de esclavos - maestro se
puede observar en la figura N˚ 90. El programa completo se muestra en el anexo G
del presente documento.
Figura N˚ 90: Diagrama de flujo de lectura de variables de ancho de pulso de
desfase de señales de corriente y voltaje.
Inicio
Llamada del NO
puerto CCP1 por
interrupción en el
microcontrolador
NO
Se detecto un flanco de
bajada de la señal de
desfase?
SI
Se detecto un flanco de
subida de la señal de
desfase?
Detener TMR1, leer su valor
Almacenar en variable TFB
SI Tpulso= TFB-TFS
Leer valor actual del TMR1 y
almacenarlo en variable TFS
(tiempo flanco de subida)
Multiplicar por factor de
conversion para convertir el
tiempo en angulo
Envio de dato por comunicación
SPI al maestro

133 - 165
3.4. DISEÑO DEL MODULO DE COMUNICACIÓN SERIAL PC-UC.
Para el desarrollo del modulo de comunicación contamos con tres etapas
fundamentales que son el microcontrolador maestro (18f46k22), el integrado MAX
232 y el puerto serial de la computadora. Estos tres bloques se pueden observar en
el circuito de transmisión serial de la figura N˚ 91.
Figura N˚ 91: Circuito de transmisión serial 232.
El flujo grama de programación del microcontrolador maestro para la adquisición de
datos de la red de 485 y para la transmisión de datos a la computadora vía 232 se la
muestra en la figura N˚ 92.

134 - 165
Figura N˚ 92: Flujo grama del programa del microcontrolador maestro.
Inicio
Definicion de variables
globales
N > NMM (numero SI
máximo de
maquinarias)
N=1
NO
Barrido de esclavos
Solicitud de datos
esclavo 1, 2, 3, etc
Selección esclavo N
Petición de datos
esclavo N
Lectura de datos
esclavo N
Empaquetamiento de
datos del esclavo N en
trama de bits
N= N+1
Despliegue V1, V2,
V3, I1, I2, I3, φ1,
φ2, φ3 de la
maquinaria N
Envio a la computadora
de la trama de bits del
esclavo N

3.5. DISEÑO DE LA TOPOLOGÍA PARA LA RED DE
COMUNICACIÓN SERIAL.
El diseño de la topología para la red de comunicación serial 485 se basa en una
topología de tipo bus como se muestra en la figura N˚ 93.
Figura N˚ 93: Topología red serial 485 tipo bus.
FUENTE: www.maxim-ic.com/datasheet/index.
Para este cometido se utilizan los integrados MAX 485 que permiten una
comunicación de tipo Half dúplex diferencial en las líneas de transmisión de datos.
El circuito básico para una comunicación con los integrados MAX 485 se muestra en
la figura N˚ 94.
Figura N˚ 94: Configuración básica del transceiver MAX 485.
FUENTE: www.maxim-ic.com/datasheet/index.

3.6. DESARROLLO DEL SOFTWARE DEL SISTEMA DE
MONITOREO.
El lenguaje elegido para la adquisición de datos del sistema de medición de variables
de voltaje, corriente, potencia y factor de potencia es C Sharp debido a que es un
leguaje dirigido a objetos.
Para el desarrollo del software del procesamiento y visualización de datos en el
computador se muestra primeramente la interfaz de usuario para que esta sea lo
más entendible posible por el usuario, esta ventana se muestra a continuación en la
figura N˚ 95.
Figura N˚ 95: Pantalla de interfaz con el usuario.

Como se puede observar en la pantalla para una maquinaria los resultados son
desplegados en forma de datos numerales.
El código del programa que se tiene para la visualización de los elementos en la
pantalla, para el cálculo de variables y para la adquisición de datos mediante la
comunicación serial se puede ver en la parte del anexo G, a continuación se muestra
el flujograma para la adquisición de datos, determinación del factor de potencia,
potencia activa, potencia reactiva, consumo y balance de fases en la computadora:
Primeramente para la llegada de datos a la computadora ya se tiene elaborados los
datos organizados en una trama de bits a partir del microcontrolador maestro donde
se envían los datos en orden de V1, I1, φ1, V2, I2, φ2, V3, I3, φ3, con estos datos
podemos calcular el primero la potencia activa para una conexión en estrella dada
por la ecuación (2.119).
De la misma forma para calcular la potencia reactiva mediante la ecuación (2.115)
El factor de potencia se calcula mediante la ecuación (2.121).
El balance de fases ya que se trabaja en un sistema que en su generación es
balanceado se verifica mediante las magnitudes de voltaje, corriente y ángulo entre
sus fases que son datos ya calculados y enviados desde los esclavos
Los consumos se verifican en el sistema a partir del consumo de potencia activa y
potencia reactiva en el tiempo y se calculan a partir de la ecuación:

Figura N˚ 96: Flujograma de cálculo del factor de potencia, potencia activa, potencia
reactiva, de despliegue de voltajes, corrientes, y ángulos de desfase en la
computadora.
INICIO
Recepción trama de datos del
microcontrolador maestro
Utilización de datos para el
calculo del potencia activa
Parceo (separación) de los
bits de la trama de bits
datos recibida
calculo del potencia reactiva
Verificación del bit de
cabecera para la
determinación del esclavo
usado
calculo del energía en el
tiempo
Almacenamiento
de datos en base
de datos
calculo del factor de
potencia
Visualización
de datos en
pantalla
FIN

3.7. PRUEBA Y CALIBRACIÓN DEL SISTEMA.
3.7.1. Calibración de la etapa de amplificación del acondicionamiento de señal
de corriente.
En los módulos de adquisición de variables eléctricas tenemos que la resistencia de
carga del CT es una resistencia de tipo cerámico, en teoría decimos que esta
resistencia tiene un valor de 0.1 ohmios pero en realidad no es así, la resistencia
cuenta con un valor de 15 % de error. Es entonces que se cuenta en los módulos de
acondicionamiento de corriente con un potenciómetro variable de 100 k para realizar
ajustes en la etapa de amplificación de corriente y con la finalidad de que esta no
sobrepase los niveles permitidos.
La tabla a continuación muestra el detalle de acondicionamiento de esta etapa:
Tomando en cuenta que la precisión de la resistencia es de 20 % calculamos el error
de la resistencia que será igual a:
Error= 0.1 * 0.20 = +/-0.03
Resistencia = 0.1 Ω +/- 0.03 Ω
Valor máximo de corriente a la salida del CT =5 A rms.
Tabla N˚ 22: Valores tentativos de ganancia según el error de la resistencia.
Valor de resistencia (Ω) Conversión de corriente
a voltaje V=I*R
Etapa de amplificación
voltaje Vout= A Vin
0.07 V=5 *0.07= 0.35v Vout= 10* 0.35v= 3.5v
0.08 V=5 *0.08= 0.4 v Vout= 10 *0.4v =4v
0.09 V= 5* 0.09= 0.45 V Vout= 10* 0.45v =4.5 v
0.1 V= 5* 0.1= 0.5 V Vout= 10 * 0.5v = 5v
0.11 V= 5* 0.11= 0.5 V Vout= 10* 0.55v = 5.5v
0.12 V= 5* 0.12= 0.55 V Vout= 10* 0.6v = 6v
0.13 V= 5* 0.13= 0.6V Vout= 10* 0.65v = 6.5 v

En la tabla N˚ 22 se puede visualizar las posibles variaciones de voltaje que puede
implicar el error de la resistencia de carga, por lo tanto el problema se resuelve
calibrando el potenciómetro en la etapa de amplificación del acondicionamiento de
corriente.
3.7.2. Pruebas de la detección por cruce de cero y multiplexor y compuerta
XOR.
En la parte de multiplexacion de señal para hacer las mediciones del pulso del
ángulo de desfase de corriente y voltaje se utiliza un integrado 74ls153, con el mismo
se obtiene un retraso de un tiempo en el orden de los nanosegundos, para un flanco
de subida, para un flanco de bajada y para la transmisión de un dato de la entrada a
la salida como se puede observar en la siguiente tabla N˚ 23.
Tabla N˚ 23: Disipación de tiempo del 74ls153.
FUENTE: www.alldatasheet.com
La compuerta que se utiliza en el proyecto es una compuerta XOR de código 74hc86
que también tiene una propagación de tiempo en el orden de los nanosegundos,
como se puede observar en la tabla N˚ 24.

Tabla N˚ 24: Disipación de tiempo del 74hc86.
FUENTE: www.alldatasheet.com
Teniendo todos estos datos vemos que el tiempo de trabajo de estos integrados es
bastante aceptable para el proyecto.
3.7.3. Conversión análoga digital de señal pulsante de los acondicionamientos
de voltaje y corriente.
Se hicieron pruebas con el pic 16f877 cuando se trabajaba en la etapa de
digitalización de señales de corriente y voltaje, según la hoja de especificaciones el
microcontrolador cuenta con un pequeño capacitor que haciéndose cálculos tarda
aproximadamente 19.72 us ≈ 20 us en tomar una muestra, cuando se realizaron
pruebas se verifico una baja estabilidad de lecturas esto se debe a que la señal
medida era una señal pulsante que variaba de 0 a 5 voltios constantemente y no era
una señal DC entonces usando la metodología del valor eficaz se iba pulsando varios
valores de la onda a lo largo de un periodo de 20 ms (50 hz) como se puede
observar en la figura N˚ 88, para solucionar este problema de estabilidad se planteo
utilizar a lo largo de los 20 milisegundos tomar 100 muestras, haciendo una división
tenemos que el numero de muestras que se pueden tomar:
Teniendo en cuenta que el capacitor tarda 20 microsegundos en tomar una muestra
entonces tenemos el tiempo restante de 200us-20us = 180us, entonces en teoría se
deben agregar 180 us mas a cada bucle para completar el tiempo proporcional a una

muestra, pero aquí entra un detalle importante relacionado, el pic necesita 4 ciclos de
reloj para ejecutar una instrucción y 8 ciclos para ejecutar una instrucción de salto,
Haciendo pruebas en laboratorio y con osciloscopios se obtuvo la estabilidad de
mediciones con un tiempo de adición de 100 us a cada bucle, al realizar pruebas
esto nos indica que para la ejecución de todas las instrucciones además en cada
bucle el microcontrolador requiere de 80 us adicionales para ejecutar las
instrucciones del programa.
3.8. MANUAL DEL SISTEMA.
3.8.1. Instalación y montaje.
Para la instalación y montaje primeramente instalamos los transformadores de
corriente en cada línea sobre las líneas L1, L2, y L3 como se muestra en la figura N˚
97.
Figura N˚ 97: Bornera de pines del sistema.
• Posicionar los CT´s a cada línea de alimentación de la maquinaria usando la
polaridad de P1 a P2.
• Posicionar los trasformadores de voltaje en las terminales líneas fase-neutro de
cada fase de alimentación de la maquinaria como se muestra en la figura N˚ 98.

Figura N˚ 98: Conexionado de transformadores de voltaje para el sistema.
• Realizar y verificar el conexionado de los trasceiver MAX485 a los cables del bus
de la red serial 485.
• Agregar una resistencia de 120 ohmios entre las extremidades de la red (Maestro
esclavo mas alejado) como se muestra en la figura N˚ 99.
Figura N˚ 99: Conexionado de red de transceivers MAX- 485 resistencias de 120 Ω
en dispositivos más alejados en la red.
FUENTE: www.alldatasheet.com.

• Realizar y verificar el interconexionado del pic maestro de la red a la
computadora.
• Instalar y ejecutar el programa de monitoreo de variables eléctricas en la
computadora mediante una comunicación serial RS-232 mediante el circuito
integrado MAX-232 que consta de tres pines uno de tierra, otro de recepción y un
último de transmisión.
• Conectar los transformadores de alimentación de los módulos a 220 v en la red de
la empresa
• Realizar el conexionado de alimentación de los módulos de acondicionamiento
procesamiento y transmisión de datos.
3.8.2. Modo de utilización.
Para iniciar con la toma de datos del sistema se debe seguir una serie de pasos
ordenados con la finalidad de obtener correctamente las lecturas de los datos y
correcto funcionamiento del sistema, estos pasos a seguir son los siguientes:
• Encender las fuentes de alimentación para inicializar el trabajo de los módulos de
lectura.
• Para el manejo del maestro se tiene un teclado en combinación con el PIC y el
LCD se presenta un menú como se puede observar en la figura N˚ 100:
Figura N˚ 100: Funcionamiento del Maestro.

El primer menú mostrado en el LCD pide seleccionar maquinaria ingresando el
número de maquinaria como se muestra en la figura N˚ 101:
Figura N˚ 101: Menú principal maestro.
Por ejemplo si se escribe 01 para seleccionar la maquinaria 1 entonces la pantalla
del maestro mostrara los datos de Voltajes de fase, corrientes, factor de potencia,
potencias activa, reactiva, aparente.
Al escribir el número de maquinaria se debe apretar asterisco para confirmar la
selección, entonces se desplegaran los datos de la maquinaria seleccionada como
se muestra en la figura N˚ 102, para salir del menú se presiona la tecla numeral, las
teclas asterisco y numeral actúan en el menú como teclas de entrar y atrás
respectivamente en los menús.

Figura N˚ 102: Pantalla de visualización de datos maestro.
Para seleccionar otra maquinaria se debe volver al menú anterior, esto se realiza con
la tecla numeral.
Para determinar el número máximo de maquinarias en la red se tiene otra opción a la
cual se puede acceder desde el menú principal presionando la tecla C, entonces
aparecerá la pantalla que se muestra en la figura N˚ 103.
Figura N˚ 103: Menú de selección cantidad máxima de esclavos en la red.

En esta pantalla se selecciona el número máximo de esclavos en sistema que puede
llegar a 63 esclavos por la capacidad del microcontrolador 18f46k22, para realizar
esto solo basta con escribir con el teclado numeral el número de esclavos y confirmar
la operación con asterisco.
Para verificar alarmas y ajustar los valores de los mismos partiendo del menú
principal, se debe presionar la tecla D entonces se despliega el siguiente menú como
se puede ver en la figura N˚ 104.
Figura N˚ 104: Menú de alarmas.
Como se puede observar el menú muestra el número de alarmas actuales y debajo
muestra las opciones para otros dos menús: 1. Ver, 2. Ajustar:
Cuando se selecciona 1 entonces se muestra otra pantalla que muestra las
maquinarias que están en la red actualmente con una flecha a la izquierda
seleccionándola como se puede ver en la figura N˚ 105.

Figura N˚ 105: Alarmas en maquinas.
Para acceder a cualquiera de ellas se verifica que la flecha apunte a la maquinaria
deseada con A o B y se la selecciona con asterisco.
Al realizar esto se pueden observar las alarmas en la maquinaria seleccionada.
Las posibles alarmas que se pueden presentar en el sistema son:
Desbalance de carga, que se activa cuando la corriente no está en los parámetros
requeridos, o en una fase la corriente es mucho menor.
Sobrecorriente cuando la corriente medida está por encima de la corriente
configurada.
Factor de potencia bajo, cuando el factor de potencia es menor a lo configurado en
el menú de ajustar.
Falta de VFx, determina si es que una fase del sistema trifásico sigue o no activa.

Subtension Vx, cuando la tensión en la fase x, está por debajo del límite inferior
configurado.
Sobretensión Vx, cuando la tensión en la fase x, está por encima del límite superior
configurado.
Desbalance de fases, cuando los ángulos entre los voltajes de las tres líneas están
fluctuando fuera de los rangos permisibles alrededor de 120°.
Cuando se selecciona la opción 2 del menú de la figura N˚ 105 entonces la pantalla
se reenviara al menú mostrado en la figura N˚ 106.
Figura N˚ 106: Menú de ajustes de alarmas.
Como se puede observar es un menú que sirve para ajustar los límites que se
quieren medir para desplegar alarmas.
Vmax sirve para configurar el voltaje máximo.
Vmin se configura para seleccionar el voltaje mínimo.
I max se configura para determinar una corriente nominal de maquinaria.
Delta I% se utiliza para dar rangos en los cuales puede fluctuar la corriente alrededor
del valor seleccionado de Imax.

FP% determina el valor del factor de potencia si es que el valor leído es menor al
factor de potencia determinado entonces se alarmara el sistema.
ӨX-Y determina el valor estándar sobre el cual debe fluctuar el ángulo de desfase
entre fase y fase en el sistema trifásico.
Delta Ө se utiliza para dar rangos en los cuales puede fluctuar la corriente alrededor
del valor seleccionado de ӨX-Y.
• Encender la computadora para la adquisición de datos.
• Ejecutar el programa de monitoreo.
Al ejecutar el programa de monitoreo se abrirá la pantalla ya mostrada en la Figura
N˚ 95, al estar conectado todo el sistema en esta pantalla se irán viendo los datos de
la maquinaria, en la parte superior se cuenta con una lista desplegable para la
selección de maquinarias, y en el extremo superior derecho existe un botón que al
hacerle click, desplegara otra ventana donde se mostrara una selección de datos
para ver los registros de los datos en el tiempo.
El manejo de la interfaz para el usuario, utiliza una pantalla en la computadora que
es sencilla de utilizar por el personal de la empresa.
Para hacer uso del mismo se debe ejecutar el archivo de aplicación “Voltaje Monitor”
Y después de ejecutar este archivo conexionar el cable de comunicación serial.
Realizado esto aparecerá una ventana como la que se puede observar en la figura
N˚ 107.

Figura N˚ 107: Ventana principal de interfaz de usuario.
Esta pantalla después de haber conectado el cable de comunicación serial permite
seleccionar el número de puerto COM utilizado mediante el menú en el extremo
superior izquierdo de la pantalla, después de seleccionar el puerto correcto de
comunicación del maestro de la red a la computadora, entonces se puede dar clic en
la opción que se encuentra debajo “conectar”, para empezar la comunicación de
datos del uC a la PC, cuando la comunicación sea correcta inmediatamente se abrirá

una pantalla con las sesiones que se seleccionen con los Check box del medio de la
figura N˚ 107, esta ventana se puede apreciar en la figura N˚ 108.
Figura N˚ 108: Ventana de monitoreo de variables eléctricas del sistema.
Se puede observar también en el extremo superior izquierdo de la pantalla un menú
para la configuración de alarmas y datos, los datos se muestran en la misma
pantalla.
Cuando se selecciona la opción de configuración de alarmas, se presenta una
ventana más pequeña como se muestra en la figura N˚ 109.

Figura N˚ 109: Menú de configuración de alarmas.
Esta ventana más pequeña sirve para configurar los umbrales de variables eléctricas
a los que se quiere que existan alarmas.
Después de realizar las configuraciones de alarmas se puede guardar estos datos
con la opción de guardar.

CAPITULO IV
COSTOS
La virtud, como el arte, se consagra
constantemente a lo que es difícil de hacer, y
cuanto más dura es la tarea más brillante es el
éxito.
(Aristóteles)

154 - 165
4.1. COSTOS DIRECTOS
4.1.1. Análisis del modulo de acondicionamiento de señales eléctricas.
Para el desarrollo del modulo de acondicionamiento de señales de corriente y voltaje
se utilizan los insumos que se detallan en la tabla N˚ 25.
Tabla N˚ 25: Modulo de acondicionamiento de señales de voltaje y corriente.
Descripción Costo (Bs) Cantidad (Unidades) Total (Bs)
CT (Transformador de corriente) 50:5 83 3 249
Transformadores de voltaje 220:5 25 3 75
Cable AWG 8 [m] 2 5 10
Melamínico 9 [mm] 30 2,5 75
Borneras de pines 15 1 15
Tornillos 0,2 20 4
4 1 4Resistencias cerámicas
4,5 2 9Potenciómetros
Resistencia 0,25 15 3,75
4,5 4 18Amplificador operacional TL082
LM311 8 2 16
Zócalos 8 pines 1 6 6
Bus de pines macho 8 pines 1 1 1
Bus de pines hembra 8 pines 1 1 1
Cable de bus para pines 3 1 3
Borneras 2 pines 3,5 2 7
Placa 15 1 15
Pernos 15 cm 5 4 20
TOTAL 511,75

155 - 165
4.1.2. Análisis del módulo de procesamiento de señales.
Los costos para la elaboración del modulo de procesamiento de señales se
muestran en la tabla N˚ 26.
Tabla N˚ 26: Costos módulo de procesamiento de señales.
Descripción Costo (Bs) Cantidad Total (Bs)
LCD Display 80 1 80
16F877.a 50 1 50
Multiplexor 74LS153 9 1 9
Compuerta XOR 74HC86 8 1 8
Zócalo 14 pines 1,5 1 1,5
Zócalo 16 pines 1,5 1 1,5
Zócalo 40 pines 2 1 2
Placa 15 1 15
TOTAL 87
4.1.3. Análisis del módulo de comunicaciones
Para el módulo de comunicaciones se observa en la tabla N˚ 27 el listado de
materiales para el desarrollo del mismo:
Tabla N˚ 27: Lista de materiales y componentes de la red de comunicaciones
124,24 1 124,2418F46K22
MAX 485 40 3 120
MAX 232 7 1 7
TOTAL 244,24

156 - 165
4.1.4. Análisis del módulo de alimentación
El módulo de alimentación está conformado por los siguientes componentes con sus
respectivos precios, como se puede observar en la tabla N˚ 28.
Tabla N˚ 28: Costos del modulo de alimentación.
Cantidad
(Unid)
Descripción Costo (Bs) Total (Bs)
Transformador de punto medio 800
mA
60 1 60
Regulador de tensión 7812 7 1 7
capacitores 4700 uF 25 V 8 2 16
Diodos 1N4007 0,5 4 2
Bornera 4 pines 4 1 4
Disipador de calor 6 1 6
TOTAL 109
4.1.5. Costos del software de monitoreo.
Para la determinación del costo del software del proyecto se utiliza una herramienta
denominada COCOMO (Constructive Cost Model).
El COCOMO se categoriza en función al tipo de proyecto, existen tres tipos
orgánico, semiacoplado, y embebido. Para el caso propuesto en el proyecto el
COCOMO más adecuado es el orgánico debido a que el proyecto es relativamente
pequeño en programación, a continuación en la tabla N˚ 29 se puede determinar los
coeficientes utilizados para el tipo de proyecto seleccionado.

PROYECTO DE
SOFTWARE
a b c d
Orgánico 2,4 1.05 2.5 0.38
Semiacoplado 3,0 1.12 2.5 0.35
Embebido 3,6 1.20 2.5 0.32
157 - 165
Tabla N˚ 29: Coeficientes del COCOMO
b b b b
FUENTE: Modelo constructivo del COCOMO
Las ecuaciones utilizadas para el modelo son:
Para calcular el esfuerzo se halla la variable KLDC (kilolíneas de código) con la
formula a continuación:
Para determinar el PF (Punto de Fusión) se utiliza la tabla N˚ 30 para determinar los
PF en función al leguaje de programación utilizado.

158 - 165
Tabla N˚ 30: Puntos de fusión de programas
LENGUAJE LCD/PF
SQL 12
Visual Basic 32
C++, Java, C# 64
Prolog/LISP 64
Pascal 91
COBOL 105
C 150
Ensamblador 320
FUENTE: Modelo constructivo de costos COCOMO.
Debido a que en el proyecto se utiliza un programa de compilación de C entonces se
utiliza un punto de fusión de 64 reemplazando en la anterior formula tenemos que:
Ahora calculamos el esfuerzo:
Ahora se calcula el tiempo de desarrollo en meses de la siguiente forma:
Ahora finalmente se calcula el personal promedio para desarrollar el trabajo
Con los anteriores cálculos se determina que se necesitan 1.05 personas trabajando
durante 4,4 meses para la culminación del proyecto.
Para la determinación del costo del software del proyecto tomando en cuenta que el
trabajo se desarrolla durante 3 hrs al día, y durante días hábiles entonces:
Días hábiles al mes:

159 - 165
Días hábiles = 31 - (2dias libres/semana x 4semanas)= 23 días hábiles mes
Tiempo total = 23 x 3 = 69 hrs mes
Tiempo total = 4.44 *69 hrs mes = 306.36 hrs.
Ahora tomando un precio de 8 bs de paga por hora para el programador se tiene que
el programador ganara:
Pago total= 306.36hrsx8bs/hr = 2450,88bs
Este cálculo determina que el precio del desarrollo de software cuesta 2450,88 bs.
En función a los costos establecidos en los anteriores análisis de las partes del
proyecto se tienen los siguientes totales para el desarrollo de un módulo con un solo
esclavo en la red.
Tabla N˚ 31: Costos directos del proyecto.
Parte del proyecto Costo (Bs)
Modulo de acondicionamiento de señales 511,75
Modulo de procesamiento de señales 87
Modulo de comunicaciones 244,24
Modulo de alimentación 109
Costos por elaboración de software 2450.88
TOTAL 3401.88
FUENTE: Modelo constructivo de costos COCOMO.
4.2. COSTOS INDIRECTOS
Debido a que el proyecto se desarrollara en una empresa que cuenta ya con una
computadora para la adquisición de datos no se necesita comprar ya la misma, pero
se requiere que esta computadora cumpla con una serie de requisitos mínimos para
trabajar en el proyecto, estos requisitos mínimos se los puede ver en la tabla N˚ 32.

160 - 165
Tabla N˚ 32: Requisitos mínimos para la computadora de monitoreo.
Descripción Requerimientos
Procesador 2 Ghz
Memoria RAM 1 Gb
Sistema Operativo Windows XP o superior
Pantalla de visualización
Teclado
Fuente de alimentación
Monitor
Ratón
Entre otros costos indirectos se toma en cuenta los costos por transportes y visitas a
la empresa y costos de instalación de la red.
Tabla N˚ 33: Tabla de costos indirectos
Visitas a la empresa 10 13 130
Instalación de red 1000 1 1000
Costos de fabricación 50 1 50
TOTAL 1180
4.3. ANÁLISIS COSTO BENEFICIO.
El análisis de costo beneficio se enfoca a los beneficios que brinda el proyecto
después de ser implementado en la empresa.
El sistema propuesto tiene un costo mucho menor a otros similares que tienen las
mismas prestaciones.
El presente proyecto presenta un costo viable y accesible para cualquier empresa
que necesite monitorear las variables eléctricas de sus maquinarias.
El equipo diseñado para adquisición de variables eléctricas se instala en cada
maquinaria para determinar fallas y evitar que las mismas se deterioren, facilitando el

161 - 165
mantenimiento preventivo y ahorrando recursos para la empresa, ya que es mas
barato realizar un mantenimiento preventivo que un mantenimiento correctivo.

CAPITULO V
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
El sabio puede sentarse en un
hormiguero; pero sólo el necio se
queda sentado en él.
(Proverbio chino)

162 - 165
5.1. CONCLUSIONES
Al plantear el objetivo general del proyecto se propuso desarrollar un sistema que
permita leer y monitorear variables de voltajes, corrientes y ángulos en maquinarias
de consumo trifásico y a partir de estos datos calcular el factor de potencia, la
energía y el balance de fases, ahora podemos concluir que:
• Se determino que la red eléctrica de la empresa tiene una configuración en estrella
de 380/220 voltios que alimentan a las maquinarias de inyección y soplado.
• Se dimensiono un filtro pasabaja de tercer orden para proteger el funcionamiento
del sistema de los armónicos generados en la línea para la correcta adquisición de
de señales eléctricas de corriente, voltaje.
• De acuerdo a las características de las variables eléctricas se diseñaron circuitos
de acondicionamiento de señal con amplificadores operacionales para conseguir
lecturas en frecuencia y magnitud de voltaje y corriente, y a partir de estos datos
determinar el factor de potencia, potencia activa, reactiva, aparente y la energía.
• Se diseño un sistema microprocesado para el monitoreo de variables eléctricas de
voltaje y corriente, utilizando una metodología para muestrear una señal pulsante
y a partir de la misma determinar el valor medio de la señal de alta tensión o
corriente que está alimentando a la maquinaria.
• Se utilizo una topología de comunicación de punto a punto mediante
comunicación serial basada en el protocolo RS-232 para la comunicación del
microcontrolador maestro con la computadora.
• Se desarrollo un software en Csharp para el monitoreo y adquisición de datos en
la computadora mediante una pantalla gráfica de interacción con el usuario, en la
cual se muestran y almacenan todas las variables del sistema.
• Se hicieron las pruebas y calibraciones necesarias para permitir el correcto
funcionamiento del sistema.
• Se desarrollo un manual de usuario para el manejo del sistema, el cual muestra
dos partes una de instalación y montaje y la otra que indica la forma de utilización
del sistema

163 - 165
• Se desarrollo un manual de usuario indicando los pasos a seguir para la correcta
instalación y montaje, como también la forma de instalar el software de monitoreo
y entablar la comunicación microcontrolador- pc utilizando es estándar rs 232.
5.2. RECOMENDACIONES.
• El presente proyecto se diseño para realizar lecturas en maquinarias en
configuración de estrella 380/220, sin embargo el proyecto podría realizar
mediciones sobre maquinarias trifásicas en conexión delta realizando
modificaciones en el conexionado de borneras. Si se llegara a utilizar un sistema
en delta los transformadores de voltaje en el sistema deberán conectarse entre
las tres borneras correspondientes a las tres fases sin tomar en cuenta el neutro,
de forma que las terminales de los transformadores de voltaje queden conectadas
en el siguiente orden A-B, B-C y C-A, y también se debe verificar que la polaridad
de los trasformadores apunte con su primario al primer borne mencionado A, B, C.
• Se debe tener cuidado en las conexiones considerando la polaridad que
corresponde a los CT y los transformadores de voltaje, para la correcta lectura de
las variables eléctricas.
• Verificar las conexiones físicas de red entre esclavos y maestros, con la finalidad
de garantizar el medio de transmisión y el correcto envió y recepción de datos en
el sistema de monitoreo.
• Se recomienda seguir los pasos determinados en el manual para la instalación del
proyecto.
• El actual proyecto de diseño de un sistema de monitoreo se enfoca al monitoreo
de variables eléctricas en maquinarias y no al control de las mismas, por eso se
recomienda tomar al presente proyecto como hincapié para desarrollar otro
proyecto con la finalidad de realizar el control de un banco de capacitores en la
empresa y permitir que el sistema pueda reaccionar solo para estabilizar el factor
de potencia.

BIBLIOGRAFIA
El que aprende y aprende y no practica
lo que sabe, es como el que ara y ara y no
siembra.
(Platón)

BIBLIOGRAFIA.
ALBERT D. HELFRICK & WILLIAM D. COOPER, Instrumentación electrónica
moderna y técnicas de medición.
ANGELO BAGGINI, Handbook of Power Quality, University of Bergamo, Italy
Editorial. John Wiley & Sons, Ltd.
CHARLES M. GILMORE, Instrumentos de medida eléctrica, editorial Reverte.
JAMES W. NILSON, Circuitos Eléctricos, Prentice Hall, 4ta edición.
JAN AXENSON, Serial port Complete, Lakeview Research, 1era edición.
JOSE M. ANGULO USATEGUI, Microcontroladores PIC diseño práctico de
aplicaciones, 2da parte, McGraw Hill, Primera edición.
JOSEPH A. EDMINISTER, Teoría y problemas de circuitos eléctricos, McGraw Hill.
IRVING L. KOSOW, Maquinas eléctricas y transformadores, Editorial Reverte, 1era
edición.
MATH BOLLEN & IRENE GU, IEEE PRESS SERIES, Signal Processing of Power
Quality Disturbances, Editorial Mohamed E. El-Hawary.
ZEGARRA, JUSTINIANO, 4 formas de elaborar tesis y proyectos de grado”.
164 - 165

GLOSARIO
Hay tres grupos de personas: los que hacen
que las cosas pasen, los que miran las cosas
que pasan y los que se preguntan qué pasó.
(Nicholas Murray Butler)

GLOSARIO
AOP.- Amplificador operacional
BASIC.- Beginner´s All-purpose Symbolic Instruction Code (código de instrucciones
simbólicos para todo propósito de los principiantes).
CPU.- Central processing unit (unidad central de proceso).
CI.- Circuito integrado.
DCE.- Equipo de comunicación de datos.
DTE.- Equipo terminal de datos.
E/S.- Periférico de entrada y/o salida.
EEPROM.- Electrical erasable programable ROM (memoria borrable eléctricamente).
I2C.- Inter- integrated Circuit (circuitos inter-integrados).
Joule.- unidad de energía
KVA.- Kilo volt ampere (unidad de potencia aparente).
KVAR.- Kilo volt ampere reactivo (unidad de potencia reactiva).
KW.- Kilo vatio (unidad de potencia activa).
KWH.- Kilo vatio hora (unidad de energía).
LCD.- Liquid crystal display (pantalla de cristal líquido).
PC.- Ordenador personal.
RAM.- Random access memory (memoria de acceso aleatorio).
RISC.- Computadores de juego de instrucciones reducido.
RMS.- Root mean square (valor medio cuadrático, valor eficaz).
ROM.- Read only memory (memoria de solo lectura).
SPI.- Serial Peripherical Interface (Interface periferica serial).
uC.-Microcontrolador.
165 - 165

ANEXOS
No esperes por el momento preciso. Empieza
ahora. Hazlo ahora. Si esperas por el momento
adecuado, nunca dejarás de esperar.
(Jasmine Gillman)

ANEXO A
TRANSFORMADORES DE
CORRIENTE CT´S

Clases de Precisión.
Las clases de precisión normales para los transformadores de corriente son: 0.10,
0.02, 0.30, 0.50, 0.60, 1.20, 3.00 y 5.00 de acuerdo con las normas ANSI pero
depende de las normas usadas.
En las tablas a continuación se tienen las diferentes clases de precisión de los
instrumentos normalmente conectados y las potencias comunes de sus bobinados.
Clase Utilización
0.10 Calibración.
0.20−0.30 Mediciones en Laboratorios,
Alimentación de
Integradores para Sistemas de
Potencia.
0.50−0.60 Instrumentos de Medición e
Integradores.
Watthorímetros para Facturación
1.20−3.00 Amperímetros de Tableros.
Amperímetros de Registradores.
Wattmetros de Tableros.
Watthorímetros Indicadores.
Fasómetros Indicadores.
Fasómetros Registradores
Frecuencímetros de Tableros.
Protecciones Diferenciales.
Relevadores de Impedancia.
Relevadores de Distancia, etc.
5.00 Relevadores de Protección en
general.
Tipos de conexión:
1) Conexión en estrella. En esta conexión se colocan tres transformadores de
corriente, uno en cada fase, con relevadores de fase en dos o tres de las fases para
detectar fallas de fase. En sistemas aterrizados, un relevador conectado en el común
de los tres TC's detecta cualquier falla a tierra o por el neutro. En sistemas no
aterrizados conectados de la misma forma puede detectar fallas a tierra múltiples de
diferentes alimentadores. Las corrientes en el secundario están en fase con las del
primario.

2) Conexión en delta abierta. Esta conexión es básicamente la misma que la
conexión en delta pero con una pierna faltante, usando solo dos TC's. Con esta
conexión se puede lograr una protección contra falla entre fases, en las tres fases,
pero solo ofrece protección de fallas a tierra para las fases en que se tiene TC y si el
ajuste del relevador está por debajo de la magnitud de la falla. En esta conexión las
corrientes del secundario están en fase con las del primario. Ya que, con esta
conexión no es posible detectar las fallas de secuencia cero, rara vez se usa como
única protección del circuito. Frecuentemente se acompaña con un TC de secuencia
cero tipo dona. Este TC de secuencia cero se puede aplicar en sistemas aterrizados
o flotados, y como estos transformadores y sus relevadores asociados no son
sensibles a las corrientes de fase, estos pueden ser de relativa baja capacidad, por lo
mismo pueden ser muy sensibles a fallas a tierra.
3) Conexión en delta. Esta configuración utiliza tres transformadores de corriente,
pero a diferencia de la conexión en estrella, los secundarios de interconectan antes
de conectarlos a los relevadores. Este tipo de conexión se utiliza para la protección
diferencial de transformadores de potencia. La conexión en delta de los TC's se
utiliza en el lado del transformador de potencia conectado en estrella, y la conexión
en estrella de los TC's se usa en el lado del transformador conectado en delta.
Parámetros de los transformadores de corriente.
Corrientes. Las corrientes primaria y secundaria de un transformador de corriente
deben estar normalizadas de acuerdo con cualquiera de las normas nacionales
(IRAM) o internacionales en uso (IEC, ANSI)
Corriente primaria. Para esta magnitud se selecciona el valor normalizado
inmediato superior de la corriente calculada para la instalación.
Para estaciones de potencia, los valores normalizados son: 15, 20, 25, 30, 40, 50,
75, 100, 150, 200, 300, 500, 600 amperes.
Corriente secundaria. Valores normalizados de 5 A ó 1 A, dependiendo su elección
de las características del proyecto.

ANEXO B
TRANSFORMADORES DE
VOLTAJE

Identificación de bornes.
Los bornes de los arrollamientos primario y secundario deben poder ser identificados
con fiabilidad. Para ello, en la norma IEC 60185, sección 8 se indica el criterio a
seguir para su nomenclatura, siendo aquellos bornes que empiecen con las letras
mayúsculas A, B, C y N los de los arrollamientos primarios, y con idénticas letras,
pero minúsculas a, b, c, y n los de los arrollamientos secundarios.
Las letras A, B y C definen bornes terminales totalmente aislados y la letra N el borne
terminal a ser conectado a tierra, siendo su aislación menor que la de los otros
terminales.
Las letras da y dn identifican terminales de bobinados destinados a suministrar una
tensión residual.
Todos los terminales identificados con A, B, C, y a, b, y c deben tener la misma
polaridad en el mismo instante.
Las identificaciones son aplicables a transformadores monofásicos y también a
conjuntos de ellos montados como una unidad y conectados como un transformador
de tensión trifásico o a un transformador de tensión trifásico que tenga un núcleo
magnético común para las tres fases. En las figuras a continuación se visualizan los
diferentes casos.

ANEXO C
MICROCONTROLADOR
16F877

©2001 Microchip Technology Inc. DS30292C-page 1
PIC16F877/874
PIC16F87X
28/40-Pin 8-Bit CMOS FLASH Microcontrollers
Devices Included in this Data Sheet: Pin Diagram
• PIC16F873 • PIC16F876 PDIP
• PIC16F874 • PIC16F877
Microcontroller Core Features:
• High performance RISC CPU
• Only 35 single word instructions to learn
• All single cycle instructions except for program
branches which are two cycle
• Operating speed: DC - 20 MHz clock input
DC - 200 ns instruction cycle
• Up to 8K x 14 words of FLASH Program Memory,
Up to 368 x 8 bytes of Data Memory (RAM)
Up to 256 x 8 bytes of EEPROM Data Memory
• Pinout compatible to the PIC16C73B/74B/76/77
• Interrupt capability (up to 14 sources)
• Eight level deep hardware stack
• Direct, indirect and relative addressing modes
• Power-on Reset (POR)
• Power-up Timer (PWRT) and
MCLR/VPP 1
RA0/AN0 2
RA1/AN1 3
RA2/AN2/VREF- 4
RA3/AN3/VREF+ 5
RA4/T0CKI 6
RA5/AN4/SS 7
RE0/RD/AN5 8
RE1/WR/AN6 9
RE2/CS/AN7 10
VDD 11
VSS 12
OSC1/CLKIN 13
OSC2/CLKOUT 14
RC0/T1OSO/T1CKI 15
RC1/T1OSI/CCP2 16
RC2/CCP1 17
RC3/SCK/SCL 18
RD0/PSP0 19
RD1/PSP1 20
40 RB7/PGD
39 RB6/PGC
38 RB5
37 RB4
36 RB3/PGM
35 RB2
34 RB1
33 RB0/INT
32 VDD
31 VSS
30 RD7/PSP7
29 RD6/PSP6
28 RD5/PSP5
27 RD4/PSP4
26 RC7/RX/DT
25 RC6/TX/CK
24 RC5/SDO
23 RC4/SDI/SDA
22 RD3/PSP3
21 RD2/PSP2
Oscillator Start-up Timer (OST)
• Watchdog Timer (WDT) with its own on-chip RC
oscillator for reliable operation
• Programmable code protection
• Power saving SLEEP mode
• Selectable oscillator options
• Low power, high speed CMOS FLASH/EEPROM
technology
• Fully static design
• In-Circuit Serial Programming™ (ICSP) via two
pins
• Single 5V In-Circuit Serial Programming capability
• In-Circuit Debugging via two pins
• Processor read/write access to program memory
• Wide operating voltage range: 2.0V to 5.5V
• High Sink/Source Current: 25 mA
• Commercial, Industrial and Extended
temperature ranges
• Low-power consumption:
- < 0.6 mA typical @ 3V, 4 MHz
- 20 µA typical @ 3V, 32 kHz
- < 1 µA typical standby current
Peripheral Features:
• Timer0: 8-bit timer/counter with 8-bit prescaler
• Timer1: 16-bit timer/counter with prescaler,
can be incremented during SLEEP via external
crystal/clock
• Timer2: 8-bit timer/counter with 8-bit period
register, prescaler and postscaler
• Two Capture, Compare, PWM modules
- Capture is 16-bit, max. resolution is 12.5 ns
- Compare is 16-bit, max. resolution is 200 ns
- PWM max. resolution is 10-bit
• 10-bit multi-channel Analog-to-Digital converter
• Synchronous Serial Port (SSP) with SPI
™
(Master
mode) and I2
C
™
(Master/Slave)
• Universal Synchronous Asynchronous Receiver
Transmitter (USART/SCI) with 9-bit address
detection
• Parallel Slave Port (PSP) 8-bits wide, with
external RD, WR and CS controls (40/44-pin only)
• Brown-out detection circuitry for
Brown-out Reset (BOR)

CCP Mode Timer Resource
Capture
Compare
PWM
Timer1
Timer1
Timer2
PIC16F87X
8.0 CAPTURE/COMPARE/PWM
MODULES
Each Capture/Compare/PWM (CCP) module contains
a 16-bit register which can operate as a:
• 16-bit Capture register
• 16-bit Compare register
• PWM Master/Slave Duty Cycle register
Both the CCP1 and CCP2 modules are identical in
operation, with the exception being the operation of
the special event trigger. Table 8-1 and Table 8-2
show the resources and interactions of the CCP
module(s). In the following sections, the operation of a
CCP module is described with respect to CCP1. CCP2
operates the same as CCP1, except where noted.
CCP1 Module:
Capture/Compare/PWM Register1 (CCPR1) is com-
prised of two 8-bit registers: CCPR1L (low byte) and
CCPR1H (high byte). The CCP1CON register controls
the operation of CCP1. The special event trigger is
generated by a compare match and will reset Timer1.
CCP2 Module:
Capture/Compare/PWM Register2 (CCPR2) is com-
prised of two 8-bit registers: CCPR2L (low byte) and
CCPR2H (high byte). The CCP2CON register controls
the operation of CCP2. The special event trigger is
generated by a compare match and will reset Timer1
and start an A/D conversion (if the A/D module is
enabled).
Additional information on CCP modules is available in
the PICmicro™ Mid-Range MCU Family Reference
Manual (DS33023) and in application note AN594,
“Using the CCP Modules” (DS00594).
TABLE 8-1: CCP MODE - TIMER
RESOURCES REQUIRED
TABLE 8-2: INTERACTION OF TWO CCP MODULES
CCPx Mode CCPy Mode Interaction
Capture Capture Same TMR1 time-base
Capture Compare The compare should be configured for the special event trigger, which clears TMR1
Compare Compare The compare(s) should be configured for the special event trigger, which clears TMR1
PWM PWM The PWMs will have the same frequency and update rate (TMR2 interrupt)
PWM Capture None
PWM Compare None

PIC16F87X
REGISTER 8-1: CCP1CON REGISTER/CCP2CON REGISTER (ADDRESS: 17h/1Dh)
U-0 U-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0
— — CCPxX CCPxY CCPxM3 CCPxM2 CCPxM1 CCPxM0
bit 7 bit 0
bit 7-6 Unimplemented: Read as '0'
bit 5-4 CCPxX:CCPxY: PWM Least Significant bits
Capture mode:
Unused
Compare mode:
Unused
PWM mode:
These bits are the two LSbs of the PWM duty cycle. The eight MSbs are found in CCPRxL.
bit 3-0 CCPxM3:CCPxM0: CCPx Mode Select bits
0000 = Capture/Compare/PWM disabled (resets CCPx module)
0100 = Capture mode, every falling edge
0101 = Capture mode, every rising edge
0110 = Capture mode, every 4th rising edge
0111 = Capture mode, every 16th rising edge
1000 = Compare mode, set output on match (CCPxIF bit is set)
1001 = Compare mode, clear output on match (CCPxIF bit is set)
1010 = Compare mode, generate software interrupt on match (CCPxIF bit is set, CCPx pin
is unaffected)
1011 = Compare mode, trigger special event (CCPxIF bit is set, CCPx pin is unaffected);
CCP1 resets TMR1; CCP2 resets TMR1 and starts an A/D conversion (if A/D module
is enabled)
11xx = PWM mode
Legend:
R = Readable bit W = Writable bit U = Unimplemented bit, read as ‘0’
- n = Value at POR ’1’ = Bit is set ’0’ = Bit is cleared x = Bit is unknown
DS30292C-page 58 © 2001 Microchip Technology Inc.

PIC16F87X
8.1 Capture Mode
In Capture mode, CCPR1H:CCPR1L captures the
16-bit value of the TMR1 register when an event
occurs on pin RC2/CCP1. An event is defined as one
of the following:
• Every falling edge
• Every rising edge
• Every 4th rising edge
• Every 16th rising edge
The type of event is configured by control bits
CCP1M3:CCP1M0 (CCPxCON<3:0>). When a cap-
ture is made, the interrupt request flag bit CCP1IF
(PIR1<2>) is set. The interrupt flag must be cleared in
software. If another capture occurs before the value in
register CCPR1 is read, the old captured value is
over- written by the new value.
8.1.1 CCP PIN CONFIGURATION
In Capture mode, the RC2/CCP1 pin should be config-
ured as an input by setting the TRISC<2> bit.
Note: If the RC2/CCP1 pin is configured as an
output, a write to the port can cause a
capture condition.
FIGURE 8-1: CAPTURE MODE
OPERATION BLOCK
DIAGRAM
8.1.2 TIMER1 MODE SELECTION
Timer1 must be running in Timer mode, or Synchro-
nized Counter mode, for the CCP module to use the
capture feature. In Asynchronous Counter mode, the
capture operation may not work.
8.1.3 SOFTWARE INTERRUPT
When the Capture mode is changed, a false capture
interrupt may be generated. The user should keep bit
CCP1IE (PIE1<2>) clear to avoid false interrupts and
should clear the flag bit CCP1IF, following any such
change in operating mode.
8.1.4 CCP PRESCALER
There are four prescaler settings, specified by bits
CCP1M3:CCP1M0. Whenever the CCP module is
turned off, or the CCP module is not in Capture mode,
the prescaler counter is cleared. Any RESET will clear
the prescaler counter.
Switching from one capture prescaler to another may
generate an interrupt. Also, the prescaler counter will
not be cleared, therefore, the first capture may be from
a non-zero prescaler. Example 8-1 shows the recom-
mended method for switching between capture pres-
calers. This example also clears the prescaler counter
and will not generate the “false” interrupt.
EXAMPLE 8-1: CHANGING BETWEEN
CAPTURE PRESCALERS
RC2/CCP1
pin
Prescaler
÷ 1, 4, 16
and
Set Flag bit CCP1IF
(PIR1<2>)
CCPR1H CCPR1L
Capture
CLRF CCP1CON ; Turn CCP module off
MOVLW NEW_CAPT_PS ; Load the W reg with
; the new prescaler
; move value and CCP ON
MOVWF CCP1CON ; Load CCP1CON with this
; value
edge detect
CCP1CON<3:0>
Enable
TMR1H TMR1L
Qs

PIC16F87X
11.0 ANALOG-TO-DIGITAL
CONVERTER (A/D) MODULE
The Analog-to-Digital (A/D) Converter module has five
inputs for the 28-pin devices and eight for the other
devices.
The analog input charges a sample and hold
capacitor. The output of the sample and hold capacitor
is the input into the converter. The converter then
generates a digital result of this analog level via
successive approxima- tion. The A/D conversion of
the analog input signal results in a corresponding 10-
bit digital number. The A/D module has high and low
voltage reference input that is software selectable to
some combination of VDD, VSS, RA2, or RA3.
The A/D converter has a unique feature of being able
to operate while the device is in SLEEP mode. To
operate in SLEEP, the A/D clock must be derived
from the A/D’s internal RC oscillator.
The A/D module has four registers. These registers
are:
• A/D Result High Register (ADRESH)
• A/D Result Low Register (ADRESL)
• A/D Control Register0 (ADCON0)
• A/D Control Register1 (ADCON1)
The ADCON0 register, shown in Register 11-1, con-
trols the operation of the A/D module. The ADCON1
register, shown in Register 11-2, configures the func-
tions of the port pins. The port pins can be configured
as analog inputs (RA3 can also be the voltage refer-
ence), or as digital I/O.
Additional information on using the A/D module can be
found in the PICmicro™ Mid-Range MCU Family Ref-
erence Manual (DS33023).
REGISTER 11-1: ADCON0 REGISTER (ADDRESS: 1Fh)
R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 U-0 R/W-0
ADCS1 ADCS0 CHS2 CHS1 CHS0 GO/DONE — ADON
bit 7 bit 0
bit 7-6 ADCS1:ADCS0: A/D Conversion Clock Select bits
00 = FOSC/2
01 = FOSC/8
10 = FOSC/32
11 = FRC (clock derived from the internal A/D module RC oscillator)
bit 5-3 CHS2:CHS0: Analog Channel Select bits
000 = channel 0, (RA0/AN0)
101 = channel 5, (RE0/AN5)(1)
110 = channel 6, (RE1/AN6)(1)
111 = channel 7, (RE2/AN7)(1)
bit 2 GO/DONE: A/D Conversion Status bit
If ADON = 1:
1 = A/D conversion in progress (setting this bit starts the A/D conversion)
0 = A/D conversion not in progress (this bit is automatically cleared by hardware when the A/D
conversion is complete)
bit 1 Unimplemented: Read as '0'
bit 0 ADON: A/D On bit
1 = A/D converter module is operating
0 = A/D converter module is shut-off and consumes no operating current
Note 1: These channels are not available on PIC16F873/876 devices.
Legend:

PIC16F87X
REGISTER 11-2: ADCON1 REGISTER (ADDRESS 9Fh)
U-0 U-0 R/W-0 U-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0 R/W-0
ADFM — — — PCFG3 PCFG2 PCFG1 PCFG0
bit 7 bit 0
bit 7 ADFM: A/D Result Format Select bit
1 = Right justified. 6 Most Significant bits of ADRESH are read as ‘0’.
0 = Left justified. 6 Least Significant bits of ADRESL are read as ‘0’.
bit 6-4 Unimplemented: Read as '0'
bit 3-0 PCFG3:PCFG0: A/D Port Configuration Control bits:
PCFG3:
PCFG0
AN7(1)
RE2
AN6(1)
RE1
AN5(1)
RE0
AN4
RA5
AN3
RA3
AN2
RA2
AN1
RA1
AN0
RA0
VREF+ VREF-
CHAN/
Refs(2)
0000 A A A A A A A A VDD VSS 8/0
0001 A A A A VREF+ A A A RA3 VSS 7/1
0010 D D D A A A A A VDD VSS 5/0
0011 D D D A VREF+ A A A RA3 VSS 4/1
0100 D D D D A D A A VDD VSS 3/0
0101 D D D D VREF+ D A A RA3 VSS 2/1
011x D D D D D D D D VDD VSS 0/0
1000 A A A A VREF+ VREF- A A RA3 RA2 6/2
1001 D D A A A A A A VDD VSS 6/0
1010 D D A A VREF+ A A A RA3 VSS 5/1
1011 D D A A VREF+ VREF- A A RA3 RA2 4/2
1100 D D D A VREF+ VREF- A A RA3 RA2 3/2
1101 D D D D VREF+ VREF- A A RA3 RA2 2/2
1110 D D D D D D D A VDD VSS 1/0
1111 D D D D VREF+ VREF- D A RA3 RA2 1/2
A = Analog input D = Digital I/O
Note 1: These channels are not available on PIC16F873/876 devices.
2: This column indicates the number of analog channels available as A/D inputs
and the number of analog channels used as voltage reference inputs.
Legend:
The ADRESH:ADRESL registers contain the 10-bit
result of the A/D conversion. When the A/D
conversion is complete, the result is loaded into this
A/D result register pair, the GO/DONE bit
(ADCON0<2>) is cleared and the A/D interrupt flag bit
ADIF is set. The block diagram of the A/D module is
shown in Figure 11-1.
After the A/D module has been configured as desired,
the selected channel must be acquired before the con-
version is started. The analog input channels must
have their corresponding TRIS bits selected as inputs.
To determine sample time, see Section 11.1. After
this acquisition time has elapsed, the A/D conversion
can be started.

PIC16F87X
These steps should be followed for doing an A/D
Conversion:
1. Configure the A/D module:
• Configure analog pins/voltage reference and
digital I/O (ADCON1)
• Select A/D input channel (ADCON0)
• Select A/D conversion clock (ADCON0)
• Turn on A/D module (ADCON0)
2. Configure A/D interrupt (if desired):
• Clear ADIF bit
• Set ADIE bit
• Set PEIE bit
• Set GIE bit
3. Wait the required acquisition time.
4. Start conversion:
• Set GO/DONE bit (ADCON0)
5. Wait for A/D conversion to complete, by either:
• Polling for the GO/DONE bit to be cleared
(with interrupts enabled); OR
• Waiting for the A/D interrupt
6. Read A/D result register pair
(ADRESH:ADRESL), clear bit ADIF if required.
7. For the next conversion, go to step 1 or step 2,
as required. The A/D conversion time per bit is
defined as TAD. A minimum wait of 2TAD is
required before the next acquisition starts.
FIGURE 11-1: A/D BLOCK DIAGRAM
CHS2:CHS0
111
110
101
RE2/AN7(1)
RE1/AN6(1)
RE0/AN5(1)
VAIN
(Input Voltage)
100
011
RA5/AN4
RA3/AN3/VREF+
A/D
Converter
VDD
010
001
000
RA2/AN2/VREF-
RA1/AN1
RA0/AN0
VREF+
(Reference
Voltage)
PCFG3:PCFG0
VREF-
(Reference
Voltage)
VSS
PCFG3:PCFG0
Note 1: Not available on PIC16F873/876 devices.
© 2001 Microchip Technology Inc. DS30292C-page 113

± 500 nA
PIC16F87X
11.1 A/D Acquisition Requirements
For the A/D converter to meet its specified accuracy,
the charge holding capacitor (CHOLD) must be allowed
to fully charge to the input channel voltage level. The
analog input model is shown in Figure 11-2. The
source impedance (RS) and the internal sampling
switch (RSS) impedance directly affect the time
required to charge the capacitor CHOLD. The sampling
switch (RSS) impedance varies over the device voltage
(VDD), see Figure 11-2. The maximum
recommended impedance for analog sources is
10 kΩ. As the impedance is decreased, the
acquisition time may be decreased.
After the analog input channel is selected (changed),
this acquisition must be done before the conversion
can be started.
To calculate the minimum acquisition time,
Equation 11-1 may be used. This equation assumes
that 1/2 LSb error is used (1024 steps for the A/D).
The
1/2 LSb error is the maximum error allowed for the
A/D
to meet its specified resolution.
To calculate the minimum acquisition time, TACQ, see
the PICmicro™ Mid-Range Reference Manual
(DS33023).
EQUATION 11-1: ACQUISITION TIME
TACQ
TC
TACQ
= Amplifier Settling Time +
Hold Capacitor Charging Time +
Temperature Coefficient
= TAMP + TC + TCOFF
= 2µs + TC + [(Temperature -25°C)(0.05µs/°C)]
= CHOLD (RIC + RSS + RS) In(1/2047)
= - 120pF (1kΩ + 7kΩ + 10kΩ) In(0.0004885)
= 16.47µs
= 2µs + 16.47µs + [(50°C -25°C)(0.05µs/°C)
= 19.72µs
Note 1: The reference voltage (VREF) has no effect on the equation, since it cancels itself out.
2: The charge holding capacitor (CHOLD) is not discharged after each conversion.
3: The maximum recommended impedance for analog sources is 10 kΩ. This is required to meet the pin
leakage specification.
4: After a conversion has completed, a 2.0TAD delay must complete before acquisition can begin again.
During this time, the holding capacitor is not connected to the selected A/D input channel.
FIGURE 11-2: ANALOG INPUT MODEL
RS
ANx
VDD
VT = 0.6V
RIC ≤ 1k
Sampling
Switch
SS RSS
VA CPIN
5 pF VT = 0.6V
I LEAKAGE
CHOLD
= DAC capacitance
= 120 pF
VSS
Legend CPIN
VT
I LEAKAGE
RIC SS
CHOLD
= input capacitance
= threshold voltage
= leakage current at the pin due to
various junctions
= interconnect resistance
= sampling switch
= sample/hold capacitance (from DAC)
6V
5V
VDD 4V
3V
2V
5 6 7 8 9 10 11
Sampling Switch
(kΩ)

ANEXO D
MICROCONTROLADOR
18F46k22

DO-4
COLOR BAND DENO
A
A
1N4001-1N4007
1N4001 - 1N4007
Features
• Low forward voltage drop.
• High surge current capability.
1
TES CATHODE
General Purpose Rectifiers (Glass Passivated)
Absolute Maximum Ratings* T = 25°C unless otherwise noted
Symbol Parameter Value Units
4001 4002 4003 4004 4005 4006 4007
VRRM Peak Repetitive Reverse Voltage 50 100 200 400 600 800 1000 V
IF(AV) Average Rectified Forward Current,
.375 " lead length @ TA = 75°C
1.0 A
IFSM Non-repetitive Peak Forward Surge
Current
8.3 ms Single Half-Sine-Wave
30 A
Tstg
Storage Temperature Range -55 to +175 °C
TJ Operating Junction Temperature -55 to +175 °C
*These ratings are limiting values above which the serviceability of any semiconductor device may be impaired.
Thermal Characteristics
Symbol Parameter Value Units
PD Power Dissipation 3.0 W
RJA Thermal Resistance, Junction to Ambient 50 °C/W
Electrical Characteristics T = 25°C unless otherwise noted
Symbol Parameter Device Units
4001 4002 4003 4004 4005 4006 4007
VF Forward Voltage @ 1.0 A 1.1 V
Irr Maximum Full Load Reverse Current, Full
Cycle TA = 75°C
30 ∝A
IR Reverse Current @ rated VR TA = 25°C
TA = 100°C
5.0
500
∝A
∝A
CT Total Capacitance
VR = 4.0 V, f = 1.0 MHz
15 pF
©2001 Fairchild Semiconductor Corporation 1N4001-1N4007, Rev. C

ANEXO F
AMPLIFICADORES
OPERACIONALES

LM741OperationalAmplifier
November 1994
LM741 Operational Amplifier
General Description
The LM741 series are general purpose operational amplifi-
ers which feature improved performance over industry stan-
dards like the LM709. They are direct, plug-in replacements
for the 709C, LM201, MC1439 and 748 in most applications.
The amplifiers offer many features which make their appli-
cation nearly foolproof: overload protection on the input and
output, no latch-up when the common mode range is ex-
ceeded, as well as freedom from oscillations.
The LM741C/LM741E are identical to the LM741/LM741A
except that the LM741C/LM741E have their performance
guaranteed over a 0§C to a70§C temperature range, in-
stead of b55§C to a125§C.
Schematic Diagram
TL/H/9341 – 1
Offset Nulling Circuit
TL/H/9341 – 7
C1995 National Semiconductor Corporation TL/H/9341 RRD-B30M115/Printed in U. S. A.

Connection Diagrams
Metal Can Package
TL/H/9341 – 2
Order Number LM741H, LM741H/883*,
LM741AH/883 or LM741CH
See NS Package Number H08C
Dual-In-Line or S.O. Package
Ceramic Dual-In-Line Package
TL/H/9341 – 5
Order Number LM741J-14/883*, LM741AJ-14/883**
See NS Package Number J14A
*also available per JM38510/10101
**also available per JM38510/10102
Ceramic Flatpak
TL/H/9341 – 6
Order Number LM741J, LM741J/883,
LM741CM, LM741CN or LM741EN
TL/H/9341 – 3 Order Number LM741W/883
See NS Package Number W10A
See NS Package Number J08A, M08A or N08E
*LM741H is available per JM38510/10101
4

N D P
•
•
•
•
•
•
•
•
•
+
.
.
..
CC
CC
TL082
® TL082A - TL082B
GENERAL PURPOSE J-FET
DUAL OPERATIONAL AMPLIFIER
.WIDE COMMON-MODE (UP TO VCC
) AND
DIFFERENTIAL VOLTAGE RANGE
LOW INPUT BIAS AND OFFSET
CURRENT OUTPUT SHORT-CIRCUIT
PROTECTION
HIGH INPUT IMPEDANCE J–FET
INPUT STAGE
INTERNAL FREQUENCY
COMPENSATION LATCH UP FREE
OPERATION
HIGH SLEW RATE : 16V/ s (typ)
N
DIP8
(Plastic Package)
D
SO8
(Plastic Micropackage)
P
TSSOP8
(Thin Shrink Small Outline Package)
DE SC RIPTION
The TL082, TL082A and TL082B are high speed
J–FET input dual operational amplifiers
incorporating
ORDER CODES
Part Number
Temperature
Range
Package
well matched, high voltage J–FET and bipolar transis- o o
tors in a monolithic integrated
circuit.
TL082M/AM/BM –55 C, +125 C
o o
The devices feature high slew rates, low input
bias and
TL082I/AI/BI –40 C, +105 C
o o
offset current, and low offset voltage
temperature coefficient.
TL082C/AC/BC 0 C, +70 C
Examples : TL082CD, TL082IN
PIN CONNECTI ONS (top v iew)
1 8
2 - 7
3 + - 6
4 + 5
1 - Output 1
2 - Inverting input 1
3 - Non-inverting input 1
4 - V
-
5 - Non-inverting input 2
6 - Inverting input 2
7 - Output 2
8 - V
+
January 1999 1/10

**Note: Pin connections shown on sch
Offset Balancing agram and typical application
H08 metal can package.
Increasing Input Stage Cur
Note: Do Not
Ground Strobe
Pin. Output is
turned off when *Increases typical com
current is pulled mode slew from 7.0V
from Strobe Pin. to 18V/ms.
Detector for Magnetic Transducer Digital Transmission Isolator
Relay Driver with Strobe Strobing off Both Input* and Output Stage
*Absorbs inductive
kickback of relay and
protects IC from *Typical input current is
severe voltage 50 pA with inputs strobed off.
transients on
Vaa
line. Note: Do Not Ground Strobe Pin.
LM111/LM211/LM311VoltageComparator
LM111/LM211/LM311 Voltage Comparator
General Description
December 1994
The LM111, LM211 and LM311 are voltage comparators
that have input currents nearly a thousand times lower than
devices like the LM106 or LM710. They are also designed
to operate over a wider range of supply voltages: from stan-
dard g 15V op amp supplies down to the single 5V supply
used for IC logic. Their output is compatible with RTL, DTL
and TTL as well as MOS circuits. Further, they can drive
lamps or relays, switching voltages up to 50V at currents as
high as 50 mA.
Both the inputs and the outputs of the LM111, LM211 or the
LM311 can be isolated from system ground, and the output
can drive loads referred to ground, the positive supply or the
negative supply. Offset balancing and strobe capability are
provided and outputs can be wire OR’ed. Although slower
than the LM106 and LM710 (200 ns response time vs
40 ns) the devices are also much less prone to spurious
oscillations. The LM111 has the same pin configuration as
the LM106 and LM710.
The LM211 is identical to the LM111, except that its per-
formance is specified over a b25§C to a85§C temperature
range instead of b55§C to a125§C. The LM311 has a tem-
perature range of 0§C to a70§C.
Features
Y Operates from single 5V supply
Y Input current: 150 nA max. over temperature
Y Offset current: 20 nA max. over temperature
Y Differential input voltage range: g 30V
Y Power consumption: 135 mW at g 15V
Typical Applications** Strobing
ematic di-
s are for
rent*
mon
/ms
s
Note: Do Not Ground Strobe Pin.
TL/H/5704 – 1
C1995 National Semiconductor Corporation TL/H/5704 RRD-B30M115/Printed in U. S. A.

9
*Adjust for symmetrical square
wave time when VIN e 5 mV
²Minimum capacitance 20 pF
Maximum frequency 50 kHz
rsed
Typical Applications (Continued) (Pin numbers refer to H08 package)
Zero Crossing Detector Driving MOS Switch
TL/H/5704 – 13
100 kHz Free Running Multivibrator
*TTL or DTL fanout of two TL/H/5704 – 14
10 Hz to 10 kHz Voltage Controlled Oscillator
TL/H/5704 – 15
Driving Ground-Referred Load
*Input polarity is reve
when using pin 1 as output. TL/H/5704 – 16
Using Clamp Diodes to Improve Response
TL/H/5704 – 17

13
Schematic Diagram**
**Pin connections shown on schematic diagram are for H08 package.
TL/H/5704 – 5
Connection Diagrams*
Metal Can Package Dual-In-Line Package Dual-In-Line Package
Top View
Note: Pin 4 connected to case
TL/H/5704 – 6
Top View
TL/H/5704 – 34
Top View
TL/H/5704 – 35
Order Number LM111H,
LM111H/883*, LM211H or LM311H
See NS Package Number H08C
*Also available per JM38510/10304
Order Number LM111J-8, LM111J-
8/883*, LM211J-8, LM211M,
LM311M or LM311N
See NS Package Number J08A,
M08A or N08E
Order Number LM111J/883* or
LM311N-14
See NS Package Number
J14A or N14A

54153/DM54153/DM74153Dual4-Lineto1-LineDataSelectors/Multiplexers
54153/DM54153/DM74153 Dual 4-Line to 1-Line
Data Selectors/Multiplexers
June 1989
General Description
Each of these data selectors/multiplexers contains invert-
ers and drivers to supply fully complementary, on-chip, bina-
ry decoding data selection to the AND-OR-invert gates.
Separate strobe inputs are provided for each of the two
four-line sections.
Features
Y Permits multiplexing from N lines to 1 line
Y Performs parallel-to-serial conversion
Y Strobe (enable) line provided for cascading (N lines to
n lines)
Y High fan-out, low-impedance, totem-pole outputs
Y Typical average propagation delay times
From data 11 ns
From strobe 18 ns
From select 20 ns
Y Typical power dissipation 170 mW
Y Alternate Military/Aerospace device (54153) is avail-
able. Contact a National Semiconductor Sales Office/
Distributor for specifications.
Connection Diagram
Dual-In-Line Package
TL/F/6547 – 1
Order Number 54153DMQB, 54153FMQB, DM54153J,
DM54153W or DM74153N
See NS Package Number J16A, N16E or W16A
Function Table
Select
Inputs
Data Inputs Strobe Output
B A C0 C1 C2 C3 G Y
X
L
L
L
L
H
H
H
H
X
L
L
H
H
L
L
H
H
X
L
H
X
X
X
X
X
X
X
X
X
L
H
X
X
X
X
X
X
X
X
X
L
H
X
X
X
X
X
X
X
X
X
L
H
H
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
H
L
H
L
H
L
H
Select inputs A and B are common to both sections.
H e High Level, L e Low Level, X e Don’t Care
C1995 National Semiconductor Corporation TL/F/6547 RRD-B30M105/Printed in U. S. A.

ANEXO H
TRANSCEPTORES MAX
232, MAX 485

For pricing, delivery, and ordering information, please contact Maxim/Dallas Direct! at
1-888-629-4642, or visit Maxim’s website at www.maxim-ic.com.
PART TEMP RANGE PIN-PACKAGE
MAX220CPE 0°C to +70°C 16 Plastic DIP
MAX220CSE 0°C to +70°C 16 Narrow SO
MAX220CWE 0°C to +70°C 16 Wide SO
MAX220C/D 0°C to +70°C Dice*
MAX220EPE -40°C to +85°C 16 Plastic DIP
MAX220ESE -40°C to +85°C 16 Narrow SO
MAX220EWE -40°C to +85°C 16 Wide SO
MAX220EJE -40°C to +85°C 16 CERDIP
MAX220MJE -55°C to +125°C 16 CERDIP
MAX220–MAX249
19-4323; Rev 11; 2/03
+5V-Powered, Multichannel RS-
232
Drivers/Receivers
General Description
The MAX220–MAX249 family of line drivers/receivers is
intended for all EIA/TIA-232E and V.28/V.24 communica-
tions interfaces, particularly applications where ±12V is
not available.
These parts are especially useful in battery-powered sys-
tems, since their low-power shutdown mode reduces
power dissipation to less than 5µW. The MAX225,
MAX233, MAX235, and MAX245/MAX246/MAX247 use
no external components and are recommended for appli-
cations where printed circuit board space is critical.
Applications
Portable Computers
Low-Power Modems
Interface Translation
Battery-Powered RS-232 Systems
Multidrop RS-232 Networks
Features
Superior to Bipolar
♦ Operate from Single +5V Power Supply
(+5V and +12V—MAX231/MAX239)
♦ Low-Power Receive Mode in Shutdown
(MAX223/MAX242)
♦ Meet All EIA/TIA-232E and V.28 Specifications
♦ Multiple Drivers and Receivers
♦ 3-State Driver and Receiver Outputs
♦ Open-Line Detection (MAX243)
Ordering Information
Ordering Information continued at end of data sheet.
*Contact factory for dice specifications.
Selection Table
Part
Number
Power
Supply
(V)
No. of
RS-232
Drivers/Rx
No. of
Ext. Caps
Nominal
Cap. Value
(µF)
SHDN
& Three-
State
Rx
Active in
SHDN
Data Rate
(kbps) Features
MAX220 +5 2/2 4 0.1 No — 120 Ultra-low-power, industry-standard pinout
MAX222 +5 2/2 4 0.1 Yes — 200 Low-power shutdown
MAX223 (MAX213) +5 4/5 4 1.0 (0.1) Yes ✔ 120 MAX241 and receivers active in shutdown
MAX225 +5 5/5 0 — Yes ✔ 120 Available in SO
MAX230 (MAX200) +5 5/0 4 1.0 (0.1) Yes — 120 5 drivers with shutdown
MAX231 (MAX201) +5 and 2/2 2 1.0 (0.1) No — 120 Standard +5/+12V or battery supplies;
+7.5 to +13.2 same functions as MAX232
MAX232 (MAX202) +5 2/2 4 1.0 (0.1) No — 120 (64) Industry standard
MAX232A +5 2/2 4 0.1 No — 200 Higher slew rate, small caps
MAX233 (MAX203) +5 2/2 0 — No — 120 No external caps
MAX233A +5 2/2 0 — No — 200 No external caps, high slew rate
MAX234 (MAX204) +5 4/0 4 1.0 (0.1) No — 120 Replaces 1488
MAX235 (MAX205) +5 5/5 0 — Yes — 120 No external caps
MAX236 (MAX206) +5 4/3 4 1.0 (0.1) Yes — 120 Shutdown, three state
MAX237 (MAX207) +5 5/3 4 1.0 (0.1) No — 120 Complements IBM PC serial port
MAX238 (MAX208) +5 4/4 4 1.0 (0.1) No — 120 Replaces 1488 and 1489
MAX239 (MAX209) +5 and 3/5 2 1.0 (0.1) No — 120 Standard +5/+12V or battery supplies;
+7.5 to +13.2 single-package solution for IBM PC serial port
MAX240 +5 5/5 4 1.0 Yes — 120 DIP or flatpack package
MAX241 (MAX211) +5 4/5 4 1.0 (0.1) Yes — 120 Complete IBM PC serial port
MAX242 +5 2/2 4 0.1 Yes ✔ 200 Separate shutdown and enable
MAX243 +5 2/2 4 0.1 No — 200 Open-line detection simplifies cabling
MAX244 +5 8/10 4 1.0 No — 120 High slew rate
MAX245 +5 8/10 0 — Yes ✔ 120 High slew rate, int. caps, two shutdown modes
MAX246 +5 8/10 0 — Yes ✔ 120 High slew rate, int. caps, three shutdown modes
MAX247 +5 8/9 0 — Yes ✔ 120 High slew rate, int. caps, nine operating modes
MAX248 +5 8/8 4 1.0 Yes ✔ 120 High slew rate, selective half-chip enables
MAX249 +5 6/10 4 1.0 Yes ✔ 120 Available in quad flatpack package

Maxim Integrated Products 1

C1+ 1
V+
2
C1-
3
C2+
4
C2-
5
V-
6
T2OUT
7
R2IN
8
MAX220–MAX249
+5V-Powered, Multichannel RS-
232
Drivers/Receivers
TOP VIEW
16 VCC
C5
1
C1+
C1
3
+5V INPUT
16
VCC
+5V TO +10V
C3
V+
2
+10V
MAX220
MAX232
15 GND
14 T1OUT
13 R1IN
C1-
4
C2+
C2 5 C2-
VOLTAGE DOUBLER
+10V TO -10V
VOLTAGE INVERTER
+5V
V-
6 -10V
C4
MAX232A
DIP/SO
CAPACITANCE (µF)
12 R1OUT
11 T1IN
10 T2IN
9 R2OUT
TTL/CMOS
INPUTS
TTL/CMOS
400kΩ
11 T1IN
+5V
400kΩ
10 T2IN
12 R1OUT
T1OUT 14
T2OUT 7
R1IN 13
5kΩ
RS-232
OUTPUTS
RS-232
DEVICE
MAX220
MAX232
MAX232A
C1
4.7
1.0
0.1
C2
4.7
1.0
0.1
C3
10
1.0
0.1
C4
10
1.0
0.1
C5
4.7
1.0
0.1
OUTPUTS
9 R2OUT
GND
15
R2IN 8
5kΩ
INPUTS
Figure 5. MAX220/MAX232/MAX232A Pin Configuration and Typical Operating Circuit
TOP VIEW
C5
2
C1
C1+
+5V INPUT C3
17
VCC
+5V TO +10V
ALL CAPACITORS = 0.1µF
3 +10V
V+
(N.C.) EN 1 20 SHDN 4 C1- VOLTAGE DOUBLER
5
(N.C.) EN 1 18 SHDN C1+ 2 19 VCC
C2 6
C2+
+10V TO -10V V-
7 -10V
C1+ 2
V+ 3
C1- 4
17 VCC
16 GND
15 T1OUT
V+ 3
C1- 4
C2+ 5 MAX222
18 GND
17 T1OUT
16 N.C.
C2- VOLTAGE INVERTER C4
+5V
400kΩ
(EXCEPT MAX220)
C2+ 5
C2- 6
V- 7
T2OUT 8
R2IN 9
MAX222
MAX242
DIP/SO
14 R1IN
13 R1OUT
12 T1IN
11 T2IN
10 R2OUT
C2- 6
V- 7
T2OUT 8
R2IN 9
R2OUT 10
MAX242
SSOP
15 R1IN
14 R1OUT
13 N.C.
12 T1IN
11 T2IN
TTL/CMOS
INPUTS
TTL/CMOS
OUTPUTS
12 T1IN
+5V
400kΩ
11 T2IN
13 R1OUT
10 R2OUT
T1OUT 15
(EXCEPT MAX220)
T2OUT 8
R1IN 14
5kΩ
R2IN 9
RS-232
OUTPUTS
RS-232
INPUTS
( ) ARE FOR MAX222 ONLY.
PIN NUMBERS IN TYPICAL OPERATING CIRCUIT ARE FOR DIP/SO PACKAGES ONLY.
1 (N.C.) EN
GND
16
5kΩ
SHDN
18

Figure 6. MAX222/MAX242 Pin Configurations and Typical Operating Circuit
17

Maxim Integrated Products 1
MAX481/MAX483/MAX485/MAX487–MAX491/MAX1487
19-0122; Rev 7; 6/03
Low-Power, Slew-Rate-Limited
RS-485/RS-422 Transceivers
General Description
The MAX481, MAX483, MAX485, MAX487–MAX491, and
MAX1487 are low-power transceivers for RS-485 and RS-
422 communication. Each part contains one driver and one
receiver. The MAX483, MAX487, MAX488, and MAX489
feature reduced slew-rate drivers that minimize EMI and
reduce reflections caused by improperly terminated cables,
thus allowing error-free data transmission up to 250kbps.
The driver slew rates of the MAX481, MAX485, MAX490,
MAX491, and MAX1487 are not limited, allowing them to
transmit up to 2.5Mbps.
These transceivers draw between 120µA and 500µA of
supply current when unloaded or fully loaded with disabled
drivers. Additionally, the MAX481, MAX483, and MAX487
have a low-current shutdown mode in which they consume
only 0.1µA. All parts operate from a single 5V supply.
Drivers are short-circuit current limited and are protected
against excessive power dissipation by thermal shutdown
circuitry that places the driver outputs into a high-imped-
ance state. The receiver input has a fail-safe feature that
guarantees a logic-high output if the input is open circuit.
The MAX487 and MAX1487 feature quarter-unit-load
receiver input impedance, allowing up to 128 MAX487/
MAX1487 transceivers on the bus. Full-duplex communi-
cations are obtained using the MAX488–MAX491, while
the MAX481, MAX483, MAX485, MAX487, and MAX1487
are designed for half-duplex applications.
Applications
Low-Power RS-485 Transceivers
Low-Power RS-422 Transceivers
Level Translators
Transceivers for EMI-Sensitive Applications
Industrial-Control Local Area Networks
Features
♦ In µMAX Package: Smallest 8-Pin SO
♦ Slew-Rate Limited for Error-Free Data
Transmission (MAX483/487/488/489)
♦ 0.1µALow-Current Shutdown Mode
(MAX481/483/487)
♦ Low Quiescent Current:
120µA (MAX483/487/488/489)
230µA (MAX1487)
300µA (MAX481/485/490/491)
♦ -7V to +12V Common-Mode Input Voltage Range
♦ Three-State Outputs
♦ 30ns Propagation Delays, 5ns Skew
(MAX481/485/490/491/1487)
♦ Full-Duplex and Half-Duplex Versions Available
♦ Operate from a Single 5V Supply
♦ Allows up to 128 Transceivers on the Bus
(MAX487/MAX1487)
♦ Current-Limiting and Thermal Shutdown for
Driver Overload Protection
Ordering Information
PART TEMP RANGE PIN-PACKAGE
MAX481CPA 0°C to +70°C 8 Plastic DIP
MAX481CSA 0°C to +70°C 8 SO
MAX481CUA 0°C to +70°C 8 µMAX
MAX481C/D 0°C to +70°C Dice*
Ordering Information continued at end of data sheet.
*Contact factory for dice specifications.
Selection Table
PART
NUMBER
HALF/FULL
DUPLEX
DATA RATE
(Mbps)
SLEW-RATE
LIMITED
LOW-POWER
SHUTDOWN
RECEIVER/
DRIVER
ENABLE
QUIESCENT
CURRENT
(µA)
NUMBER OF
TRANSMITTERS
ON BUS
PIN
COUNT
MAX481 Half 2.5 No Yes Yes 300 32 8
MAX483 Half 0.25 Yes Yes Yes 120 32 8
MAX485 Half 2.5 No No Yes 300 32 8
MAX487 Half 0.25 Yes Yes Yes 120 128 8
MAX488 Full 0.25 Yes No No 120 32 8
MAX489 Full 0.25 Yes No Yes 120 32 14
MAX490 Full 2.5 No No No 300 32 8
MAX491 Full 2.5 No No Yes 300 32 14
MAX1487 Half 2.5 No No Yes 230 128 8

7
FUNCTIONNAME
Pin Description
MAX481/MAX483/
MAX485/MAX487/
MAX1487
PIN
MAX488/
MAX490
MAX489/
MAX491
NAME FUNCTION
DIP/SO
1
2
3
4
5
—
—
6
—
µMAX
3
4
5
6
7
—
—
8
—
DIP/SO
2
—
—
3
4
5
6
—
8
µMAX
4
—
—
5
6
7
8
—
2
DIP/SO
2
3
4
5
6, 7
9
10
—
12
RO
RE
DE
DI
GND
Y
Z
A
A
Receiver Output: If A > B by 200mV, RO will be high;
If A < B by 200mV, RO will be low.
Receiver Output Enable. RO is enabled when RE is low; RO is
high impedance when RE is high.
Driver Output Enable. The driver outputs, Y and Z, are enabled
by bringing DE high. They are high impedance when DE is low. If
the driver outputs are enabled, the parts function as line drivers.
While they are high impedance, they function as line receivers if
RE is low.
Driver Input. A low on DI forces output Y low and output Z high.
Similarly, a high on DI forces output Y high and output Z low.
Ground
Noninverting Driver Output
Inverting Driver Output
Noninverting Receiver Input and Noninverting Driver Output
Noninverting Receiver Input
7 1 —
— — 7
8 2 1
— — —
— — B Inverting Receiver Input and Inverting Driver Output
1 11 B Inverting Receiver Input
3 14 VCC Positive Supply: 4.75V ≤ VCC ≤ 5.25V
— 1, 8, 13 N.C. No Connect—not internally connected
TOP VIEW
RO 1
RE 2
DE 3
DI 4
R
D
DIP/SO
8 VCC
7 B
6 A
5 GND RO 1 R
RE 2
DE 3
8 VCC
7 B
Rt
6
MAX481
MAX483
MAX485 DE
MAX487
MAX1487 DID
B
Rt
B 1
VCC 2
RO 3
RE 4
MAX481
MAX483
MAX485
MAX487
MAX1487
8 A
7 GND
6 DI
5 DE
DI 4 D
A
5 GND
A ROR
RE
µMAX
NOTE: PIN LABELS Y AND Z ON TIMING, TEST, AND WAVEFORM DIAGRAMS REFER TO PINS A AND B WHEN DE IS HIGH.
TYPICAL OPERATING CIRCUIT SHOWN WITH DIP/SO PACKAGE.
Figure 1. MAX481/MAX483/MAX485/MAX487/MAX1487 Pin Configuration and Typical Operating Circuit

13
Line Length vs. Data Rate
The RS-485/RS-422 standard covers line lengths up to
4000 feet. For line lengths greater than 4000 feet, see
Figure 23.
Figures 19 and 20 show the system differential voltage
for the parts driving 4000 feet of 26AWG twisted-pair
wire at 110kHz into 120Ω loads.
Typical Applications
The MAX481, MAX483, MAX485, MAX487–MAX491, and
MAX1487 transceivers are designed for bidirectional data
communications on multipoint bus transmission lines.
Figures 21 and 22 show typical network applications
circuits. These parts can also be used as line
repeaters, with cable lengths longer than 4000 feet, as
shown in Figure 23.
To minimize reflections, the line should be terminated at
both ends in its characteristic impedance, and stub
lengths off the main line should be kept as short as possi-
ble. The slew-rate-limited MAX483 and MAX487–MAX489
are more tolerant of imperfect termination.
DI
VY-VZ
RO
5V
0V
1V
0V
-1V
5V
0V
DI
VY-VZ
RO
5V
0V
1V
0V
-1V
5V
0V
2µs/div 2µs/div
Figure 19. MAX481/MAX485/MAX490/MAX491/MAX1487 System
Differential Voltage at 110kHz Driving 4000ft of Cable
Figure 20. MAX483, MAX487–MAX489 System Differential
Voltage at 110kHz Driving 4000ft of Cable
120Ω 120Ω
B B
DE
DI
D D
DI
DE
A B A
RO R
RE
B A A
R RO
RE
R R
MAX481 D D
MAX483
MAX485
MAX487
MAX1487
DI DE RO RE DI DE RO RE
Figure 21. MAX481/MAX483/MAX485/MAX487/MAX1487 Typical Half-Duplex RS-485 Network

CÓDIGO PROGRAMA MICROCONTROLADOR ESCLAVO
#include <16f877a.h>
#fuses HS,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP,PUT,BROWNOUT,NOCPD,NOWRT
#device adc=10
#use delay(clock=20000000,RESTART_WDT)
#use rs232(BAUD=9600, BITS=8, PARITY=N, XMIT=PIN_C6, RCV=PIN_C7,
RESTART_WDT)
#use fast_io(ALL)
#define PROTEUS
//#define ANGULO_CCP
#define Muestras 30
#define MuestrasAng 30
#define PULSE_ANG (360/20000/5)
#define N_VAR 12
#define N_VAR_LCD 15
#define SOH 0x1
#define STX 0x2
#define ETX 0x3
#define DLE 0x10
#define SYN 0x16
#define ID_MASTER 0
#define get_idDest() Buffer232[2]
#define get_nBytes() Buffer232[3]
#define LED_R PIN_D6
#define LED_V PIN_D7
#define Ur() BufferVar[0]
#define Ir() BufferVar[1]
#define dr() BufferVar[2]
#define Us() BufferVar[3]
#define Is() BufferVar[4]
#define ds() BufferVar[5]
#define Ut() BufferVar[6]
#define It() BufferVar[7]
#define dt() BufferVar[8]
int8 MY_ID;
int8 Buffer232[60];
float BufferVar[12];
int8 ptrBuffer;
int8 nByteRx;
int8 nByteTx;
int8 nSYN;
int1 txDatos;
int1 rxDatos;

float ValorPromedio = 0; //Variable para guardar ir sacando el promedio
de las muestras
int16 ValorADC = 0; //variable que guarda temporalmente el valor leido
del adc
float ValorMedio = 0;
float ValorMedio2=0;
float ValorMedio3;
float ValorRMS3=0;
float RMS;
int8 nMuestras = 0;
int1 TimeOut;
#ifdef ANGULO_CCP
int16 rise,fall
#endif
int16 pulse_width;
float angulo;
int i;
void EntramarVar();
#ifndef ANGULO_CCP
int8 faseG;
int16 tPulsoAlto;
int8 nPulsoBajo;
int1 CalcAng;
#endif
#int_tbe
void isr_tx(){
nByteTx++;
if (nByteTx <= (get_nBytes()+8)){
if (nByteTx < 2)
putc(SYN);
else putc(*(ptrBuffer+
+));
} else {
output_low(PIN_D4); // Max485 como receptor
disable_interrupts(INT_TBE);
}
}
#int_rda
void isr_rx(){
int8 c;
c = getc();
if (!rxDatos){
if (c == SYN) nSYN++;

if (nSYN >= 2){
nSYN = 0;
ptrBuffer = &Buffer232;
nByteRx = 0;
rxDatos = TRUE;
}
} else {
if (nByteRx == 0 && c != SOH)
rxDatos = FALSE;
*(ptrBuffer++) = c;
nByteRx++;
if (nByteRx > 3 && nByteRx >= (get_nBytes()+6)){
}
}
}
}
#int_timer0
void rxtimeout(){ TimeOut
= TRUE; pulse_width =
10000*5;
disable_interrupts(INT_TIMER0);
setup_ccp1(CCP_CAPTURE_RE);
disable_interrupts(INT_CCP1);
}
#int_ccp1
void isr_desfaseVI()
{
#ifdef ANGULO_CCP
if (!rise) {
set_timer0(0);
rise = CCP_1;
setup_ccp1(CCP_CAPTURE_FE);
}
else {
//disable_interrupts(INT_TIMER0);
fall = CCP_1; pulse_width = fall -
rise;
//disable_interrupts(INT_CCP1);
}
#else
set_timer0(0);
set_timer2(0);
set_timer2(0);
clear_interrupt(INT_TIMER2);

enable_interrupts(INT_TIMER2);
#endif
}
#int_ccp2
void isr_desfaseVV()
{
#ifdef ANGULO_CCP
if (!rise) {
set_timer0(0);
rise = CCP_2;
setup_ccp2(CCP_CAPTURE_FE);
}
else {
//disable_interrupts(INT_TIMER0);
fall = CCP_2; pulse_width = fall -
rise;
//disable_interrupts(INT_CCP2);
}
#else
set_timer0(0);
set_timer2(0);
#endif
}
#int_timer2
void isr_desfase() {
#ifndef ANGULO_CCP
int1 Pulso;
if (faseG < 3) Pulso = input_state(PIN_C2);
else Pulso = input_state(PIN_C1);
if (Pulso) {
tPulsoAlto++;
if (nPulsoBajo > 0) {
tPulsoAlto += nPulsoBajo;
}
nPulsoBajo = 0;
} else {
if (nPulsoBajo>=5) { CalcAng =
FALSE;
}
else nPulsoBajo++;
}
#endif

}
void EntramarVar(){
int8 i;
int8* ptrBufferVar;
*(ptrBuffer++) = SOH;
*(ptrBuffer++) = MY_ID;
*(ptrBuffer++) = ID_MASTER;
*(ptrBuffer++) = 4*N_VAR;
*(ptrBuffer++) = STX;
ptrBufferVar = (int8*)&BufferVar;
for(i=0; i<4*N_VAR; i++)
*(ptrBuffer++) = *(ptrBufferVar++);
*(ptrBuffer++) = ETX;
}
void calculos(int8 canal){
ValorMedio3=0;
ValorRMS3=0;
for(i=0;i<Muestras;i++){
nMuestras = 0;
ValorPromedio =0;
while(nMuestras < 200){
delay_us(20);
ValorADC = read_adc();
ValorPromedio = ValorPromedio + ValorADC;
nMuestras ++;
delay_us(28);
}
ValorMedio = ValorPromedio/200.0;
ValorMedio2 = ValorMedio*0.00488; // casting para evitar truncamientos
RMS=ValorMedio2*1.11;
if(canal==0||canal==2||canal==4)
RMS = RMS*62.32;
else if(canal==1||canal==3||canal==5)
RMS = RMS*14.164;
ValorMedio3+=ValorMedio2;
ValorRMS3+=RMS;
}
ValorMedio3/=Muestras;
ValorRMS3/=Muestras;
}
#ifdef ANGULO_CCP
void desfase(int8 fase){
int8 error_ang;
int8 nTimeOut=0;
int16 buffang[MuestrasAng];

error_ang = 0;
angulo = 0;
switch (fase) {
case 0:
if (Ur() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
break;
case 1:
if (Us() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
break;
case 2:
if (Ut() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
case 4:
if (Ur() < 50 || Us() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
case 5:
if (Us() < 50 || Ut() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
break;
case 6:
if (Ut() < 50 || Ur() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
break;
}
if (fase>3)
output_d((input_d()&0xf3) | ((fase&0x3)<<2));
else
output_d((input_d()&0xfc) | fase);
delay_us(10);
for (i=0; i<MuestrasAng; i++) {
TimeOut = FALSE;
set_timer0(0);
rise = 0;

fall = 0;
pulse_width = 0;
if (fase>3) {
clear_interrupt(INT_CCP2);
enable_interrupts(INT_CCP2);
// while(pulse_width == 0 && !TimeOut); // Espera a que se termine de
medir
while (rise == 0 && !TimeOut);
RetornarAng:
while (input_state(PIN_C1) && !TimeOut); // Espera a que se termine
de medir
if (!TimeOut) {
for (j=0; j<5; j++) {
if (input_state(PIN_C1)) goto RetornarAng;
delay_us(10);
}
}
if (TimeOut) {
//! if (input_state(PIN_C1)) pulse_width = 10000*5;
//! else
//! pulse_width = 5000;
nTimeOut++;
}
}
else
{ clear_interrupt(INT_CCP1);
while (pulse_width == 0 && !TimeOut); // Espera a que se termine de
medir
if (TimeOut) {
//! else
nTimeOut++;
}
}
if (pulse_width > (10000*5*3/4)) { // Condicion 135º
//! pulse_width = 10000*5;
error_ang++;
if (error_ang == MuestrasAng) {
pulse_width = 0;
break;
}
i--;
} else {

buffang[i] = pulse_width;
angulo += (float)pulse_width*360/20000/5;
}
}
if (i>0)
angulo /= i;
else
angulo = 0;/*
switch (fase) {
case 0:
angulo -= 1.3;
break;
case 1:
angulo -= 7.4;
break;
case 2:
angulo -= 3.3;
break;
}
if (angulo < 0) angulo = 0;*/
SalirAng:
delay_us(1);
}
#else
void desfase(int8 fase){
int8 error_ang;
int8 nTimeOut=0;
int16 buffang[MuestrasAng];
faseG = fase;
error_ang = 0;
angulo = 0;
switch (fase) {
case 0:
if (Ur() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
break;
case 1:
if (Us() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
break;
case 2:
if (Ut() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
break;
case 4:

if (Ur() < 50 || Us() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
break;
case 5:
if (Us() < 50 || Ut() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
break;
case 6:
if (Ut() < 50 || Ur() < 50) {
angulo = 0;
goto SalirAng;
}
break;
}
if (fase>3)
output_d((input_d()&0xf3) | ((fase&0x3)<<2));
else
output_d((input_d()&0xfc) | fase);
delay_us(10);
for (i=0; i<MuestrasAng; i++) {
TimeOut = FALSE;
set_timer0(0);
tPulsoAlto = 0;
nPulsoBajo = 0;
CalcAng = TRUE;
if (fase>3) {
clear_interrupt(INT_CCP2);
while (CalcAng && !TimeOut); // Espera a que se termine de medir
if (TimeOut) {
//! else
nTimeOut++;
} else {
pulse_width = tPulsoAlto*20*5;
}
}
else
{ clear_interrupt(INT_CCP1);

while (CalcAng && !TimeOut); // Espera a que se termine de medir
if (TimeOut) {
//! else
nTimeOut++;
} else {
pulse_width = tPulsoAlto*20*5;
}
}
if (pulse_width > (10000*5*3/4)) { // Condicion 135º
error_ang++;
if (error_ang == MuestrasAng) {
pulse_width = 0;
break;
}
i--;
} else {
buffang[i] = pulse_width;
angulo += (float)pulse_width*360/20000/5;
}
}
if (i>0)
angulo /= i;
else
angulo = 0;/*
switch (fase) {
case 0:
angulo -= 1.3;
break;
case 1:
angulo -= 7.4;
break;
case 2:
angulo -= 3.3;
break;
}
if (angulo < 0) angulo = 0;*/
SalirAng:
delay_us(1);
}
#endif
void main(void){
//! setup_wdt(WDT_144MS);
nSYN = 0;
txDatos = 0;
rxDatos = 0;

setup_adc_ports(AN0_AN1_AN2_AN3_AN4_AN5); //6 canales como
analogicos
// setup_adc_ports(ALL_ANALOG); //6 canales como analogicos
// setup_adc_ports(AN0_TO_AN5); //6 canales como analogicos
port_b_pullups(TRUE);
set_tris_b(0xff);
My_ID = 0;
while (MY_ID == 0) {
MY_ID = (~input_b()) & MSK_ID; // 4-1 IDs
}
set_tris_d(0x20); // PIN D0-1 (MuxVI)
// PIN D2-3 (MuxVV)
// PIN D4 (Driver Max485)
output_d(input_d() & 0x80);
output_toggle(LED_V);
setup_timer_0(T0_DIV_256);
setup_timer_2(T2_DIV_BY_1, 19, 5);
setup_ccp1(CCP_CAPTURE_RE); // Configure CCP1 to capture rise
setup_ccp2(CCP_CAPTURE_RE); // Configure CCP2 to capture fall
setup_timer_1(T1_INTERNAL); // Start timer 1
clear_interrupt(INT_RDA);
clear_interrupt(INT_TBE);
enable_interrupts(INT_RDA);
enable_interrupts(GLOBAL);
while(on){
calculos(0);
BufferVar[0] = ValorRMS3;
output_toggle(LED_R);
#ifdef PROTEUS
printf("Buffer[0] = %grn", BufferVar[0]);
#endif
calculos(1);
#ifdef PROTEUS
#endif desfase(0);
BufferVar[2] = angulo;
#ifdef PROTEUS
#endif
calculos(2);

#ifdef PROTEUS
#endif
calculos(3);
#ifdef PROTEUS
#endif desfase(1);
#ifdef PROTEUS
#endif
calculos(4);
#ifdef PROTEUS
#endif
calculos(5);
#ifdef PROTEUS
#endif desfase(2);
#ifdef PROTEUS
#endif desfase(4);
#ifdef PROTEUS
#endif desfase(5);
#ifdef PROTEUS
#endif desfase(6);
#ifdef PROTEUS
#endif
}

CÓDIGO PROGRAMA MICROCONTROLADOR MAESTRO.
#include <18f46k22.h>
#fuses
INTRC_IO,PLLEN,WDT,WDT32768,NOPROTECT,NOLVP,PUT,BROWNOUT,NO
CPD,NOWRT
#use delay(clock=64000000,RESTART_WDT)
#use rs232(STREAM=PC, BAUD=19200, BITS=8, PARITY=N, XMIT=PIN_D6,
RCV=PIN_D7, RESTART_WDT)
#use rs232(STREAM=DISP, BAUD=9600, BITS=8, PARITY=N, XMIT=PIN_C6,
RCV=PIN_C7, RESTART_WDT)
#use fast_io(ALL)
//#bit T1IF = 0xf9e.4
#define use_portb_lcd TRUE
#include <lcd420.c>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#define enTX() output_bit(PIN_D2, 1);
#define enRX() output_bit(PIN_D2, 0);
#define ADDR_SCAN 0
#define ADDR_VMAX 1
#define ADDR_VMIN 2
#define ADDR_IMAX 3
#define ADDR_IDEL 4
#define ADDR_FP 5
#define MAX_DISP 63
#define N_VAR 12
#define N_VAR_LCD 15
#define N_AJUSTES 5
#define MAX_ERROR 2
#define SOH 0x1
#define STX 0x2
#define ETX 0x3
#define DLE 0x10
#define SYN 0x16
#define ID_MASTER 0
#define get_idFuente() Buffer232[1]
#define get_idDest() Buffer232[2]
#define get_nBytes() Buffer232[3]
#define Ur(x) BufferVar[x][0]
#define Ir(x) BufferVar[x][1]
#define dr(x) BufferVar[x][2]

#define Us(x) BufferVar[x][3]
#define Is(x) BufferVar[x][4]
#define ds(x) BufferVar[x][5]
#define Ut(x) BufferVar[x][6]
#define It(x) BufferVar[x][7]
#define dt(x) BufferVar[x][8]
//#define PI 3,1415926535897932384626433832795f
#define MENU_INI 0
#define MENU_VAL 1
#define MENU_DISP 2
#define MENU_ALARM_INI 3
#define MENU_ALARM_VER_L 4
#define MENU_ALARM_VER_A 5
#define MENU_ALARM_AJUST 6
int8 ScanDisp;
int8 Buffer232[60];
float BufferVar[MAX_DISP][N_VAR];
int1 ConnDisp[MAX_DISP];
int8 nIntErr;
int8 ptrBuffer;
int8 nByteTx;
int8 nByteRx;
int8 nSYN;
int1 txDatos;
int1 rxDatos;
int8 BufferPC[4];
int8 iBufferPC;
int8 nDispPC;
int1 TimeOut;
int8 cDisp;
const int8 KEYS[4][4] = {{'1' '2' '3' 'A'},
{'4' '5' '6' 'B'},
{'7' '8' '9' 'C'},
{'*' '0' '#' 'D'}};
int8 MenuLCD;
int8 BufferLCD[4];
int8 iBufferLCD;
int8 nDispLCD;
int8 cKey;
int8 nKey;
signed int8 iWinLCD;

int1 Tx_PC;
int16 contLCD;
int1 fDispVarLCD;
int1 IDAlarm[MAX_DISP];
int8 ListaIDAlarm[MAX_DISP];
int8 nAlarm;
int8 nDispAlarm;
signed int8 iWinFase;
float Vmax, Vmin;
float Imax, Idelta;
float fpMin;
int8 i,j;
void Desentramar();
void DispVarLCD();
#int_timer2
void timer(){
if (MenuLCD == MENU_VAL || MenuLCD == MENU_ALARM_VER_A ||
MenuLCD == MENU_ALARM_VER_L || MenuLCD == MENU_ALARM_INI) {
contLCD++;
if (contLCD >= 1000)
{ contLCD = 0;
fDispVarLCD = TRUE;
}
} else contLCD = 0;
}
#int_timer0
void rxtimeout(){
rxDatos = FALSE;
nByteRx = 0xff;
TimeOut = TRUE;
nIntErr++;
}
#int_tbe
void isr_tx(){
nByteTx++;
if (nByteTx <= (get_nBytes()+8)){
if (nByteTx < 2)
fputc(SYN, DISP);
else
fputc(*(ptrBuffer++), DISP);
} else {
txDatos = FALSE;
}

}
#int_rda
void isrRx(){
int8 c;
set_timer0(0);
c = fgetc(DISP);
if (!rxDatos){
if (c == SYN) nSYN++;
if (nSYN >= 2){
nSYN = 0;
nByteRx = 0;
rxDatos = TRUE;
}
} else {
if (nByteRx == 0 && c != SOH)
rxDatos = FALSE;
*(ptrBuffer++) = c;
nByteRx++;
if (nByteRx > 3 && nByteRx >= (get_nBytes()+6)){
rxDatos = FALSE;
if (get_idFuente() == cDisp+1 && get_idDest() == ID_MASTER){
Desentramar();
}
}
}
}
#int_rda2
void isrPC(){
int8 c;
c = getc(PC);
if (c == 'r' || c == 'n') {
BufferPC[iBufferPC] = 0;
if (iBufferPC>0) {
nDispPC = atoi(&BufferPC);
if (nDispPC<=ScanDisp || nDispPC==255)
Tx_PC = TRUE;
}
iBufferPC = 0;
} else {
if (isdigit(c))
BufferPC[iBufferPC++] = c;
}
}
void Desentramar(){
int8 i;
int8* ptrBufferVar;

ptrBuffer = &Buffer232+5;
ptrBufferVar = (int8*)&BufferVar[cDisp][0];
for(i=0; i<4*N_VAR; i++)
*(ptrBufferVar++) = *(ptrBuffer++);
}
void Entramar(int8 ID_S) {
*(ptrBuffer++) = SOH;
*(ptrBuffer++) = ID_MASTER;
*(ptrBuffer++) = ID_S;
*(ptrBuffer++) = 0;
*(ptrBuffer++) = STX;
*(ptrBuffer++) = ETX;
}
float calcP(int8 cDisp) {
return
(Ur(cDisp)*Ir(cDisp)*cos(dr(cDisp)*pi/180)+Us(cDisp)*Is(cDisp)*cos(ds(cDisp)*pi/1
80)+Ut(cDisp)*It(cDisp)*cos(dt(cDisp)*pi/180));
}
float calcQ(int8 cDisp) {
return
(Ur(cDisp)*Ir(cDisp)*sin(dr(cDisp)*pi/180)+Us(cDisp)*Is(cDisp)*sin(ds(cDisp)*pi/18
0)+Ut(cDisp)*It(cDisp)*sin(dt(cDisp)*pi/180));
}
float calcFP(int8 cDisp) {
float p, q;
p = calcP(cDisp);
// if (p>0) {
q = calcQ(cDisp);
return (p/sqrt(pow(p, 2)+pow(q, 2)));
/* }
else return ((float)0);*/
}
void DispVarLCD() {
int8 i, n;
float p,q;
p = 0; q = 0;
lcd_putc('f');
for (i=0; i<4; i++) {
n = iWinLCD+i;
if (n>N_VAR_LCD-1) n -= N_VAR_LCD;

switch (n) {
case 0: printf(LCD_PUTC, "V1 = %g [V]n", BufferVar[nDispLCD-1][n]);
break;
case 1: printf(LCD_PUTC, "I1 = %g [A]n", BufferVar[nDispLCD-1][n]);
break;
case 2: printf(LCD_PUTC, "%c1 = %g [%c]n", 0xf2, BufferVar[nDispLCD-
1][n], 0xdf);
break;
break;
break;
1][n], 0xdf);
break;
break;
break;
1][n], 0xdf);
break;
case 9: printf(LCD_PUTC, "%cAB = %g [%c]n", 0xf2, BufferVar[nDispLCD-
1][n], 0xdf);
break;
case 10: printf(LCD_PUTC, "%cBC = %g [%c]n", 0xf2, BufferVar[nDispLCD-
1][n], 0xdf);
break;
case 11: printf(LCD_PUTC, "%cCA = %g [%c]n", 0xf2, BufferVar[nDispLCD-
1][n], 0xdf);
break;
case 12:
p = calcP(nDispLCD-1);
printf(LCD_PUTC, "P = %g [W]n", p);
break;
case 13:
q = calcQ(nDispLCD-1);
printf(LCD_PUTC, "Q = %g [VAr]n", q);
break;
case 14:
// if (ConnDisp[nDispLCD-1]) {
printf(LCD_PUTC, "FP = %gn", calcFP(nDispLCD-1));
// }
// else printf(LCD_PUTC, "fp = 0.00n", );
break;
}
}
}
void Alarmas() {
nAlarm = 0;
for (i=0; i<ScanDisp; i++) {

if (IDAlarm[i]) {
ListaIDAlarm[nAlarm++] = i+1;
}
}
}
void MostrarListaIDAlarm() {
int8 n, k;
Alarmas();
lcd_putc('f');
if (iWinLCD>nAlarm-1) iWinLCD = nAlarm-1;
if (nAlarm>0) {
if (nAlarm>3) k = 4;
else k = nAlarm;
for (i=0; i<k; i++) {
n = iWinLCD+i;
if (n>nAlarm-1) n -= nAlarm;
if (i == 0) lcd_putc(0x7e); else lcd_putc(' ');
printf(LCD_PUTC, " MAQ_%02un", ListaIDAlarm[n]);
}
}
}
void MostrarAlarma() {
float Ip;
float dI1, dI2, dI3;
lcd_putc('f');
if (IDAlarm[nDispAlarm-1]) {
if (BufferVar[nDispAlarm-1][3*iWinFase] > Vmax)
printf(LCD_PUTC, "Sobretension en VF%un", iWinFase+1);
if (BufferVar[nDispAlarm-1][3*iWinFase] < Vmin) {
if (BufferVar[nDispAlarm-1][3*iWinFase] > 10)
printf(LCD_PUTC, "Subtension en VF%un", iWinFase+1);
else
printf(LCD_PUTC, "Falta de VF%un", iWinFase+1);
}
if (BufferVar[nDispAlarm-1][3*iWinFase+1] > Imax)
printf(LCD_PUTC, "Exceso de Carga IF%un", iWinFase+1);
Ip = (Ir(nDispAlarm-1)+Is(nDispAlarm-1)+It(nDispAlarm-1))/3;
dI1 = abs(Ir(nDispAlarm-1)-Ip);
dI2 = abs(Is(nDispAlarm-1)-Ip);
dI3 = abs(It(nDispAlarm-1)-Ip);
Ip = Ip*Idelta;
if (dI1>Ip || dI2>Ip || dI3>Ip)
printf(LCD_PUTC, "Desbalance de Cargan");
if (calcFP(nDispAlarm-1) < fpMin)
printf(LCD_PUTC, "FP Bajon");
}

}
int1 ExisteAlarma(int8 cDisp) {
float
}
Ip = (Ir(cDisp)+Is(cDisp)+It(cDisp))/3;
dI1 = abs(Ir(cDisp)-Ip);
dI2 = abs(Is(cDisp)-Ip);
dI3 = abs(It(cDisp)-Ip);
Ip = Ip*Idelta;
if (dI1>Ip || dI2>Ip || dI3>Ip)
return TRUE;
if (calcFP(cDisp) < fpMin)
return TRUE;
return FALSE;
}
void ActualizarAlarmas() {
int8 i;
if (ExisteAlarma(i)) IDAlarm[i] = TRUE;
else IDAlarm[i] = FALSE;
}
Alarmas();
if (nAlarm>0)
output_high(PIN_E2);
else
output_low(PIN_E2);
}
void MostrarAjustes() {
int8 n;
lcd_putc('f');
for (i=0; i<4; i++) {
n = iWinLCD+i;
if (n>N_AJUSTES-1) n -= N_AJUSTES;
if (i == 0) lcd_putc(0x7e); else lcd_putc(' ');
if (iBufferLCD == 0 || i > 0) {
switch (n) {
case 0:
printf(LCD_PUTC, "Vmax = %u [V]n", (int8)Vmax);
break;
case 1:
printf(LCD_PUTC, "Vmin = %u [V]n", (int8)Vmin);
break;
case 2:
printf(LCD_PUTC, "Imax = %u [A]n", (int8)Imax);
break;

case 3:
printf(LCD_PUTC, "deltaI%% = %un", (int8)(Idelta*100));
break;
case 4:
printf(LCD_PUTC, "FP%% = 0.%un", (int8)(fpMin*100));
break;
}
} else {
BufferLCD[iBufferLCD] = 0;
switch (n) {
case 0:
printf(LCD_PUTC, "Vmax = %s [V]n", BufferLCD);
break;
case 1:
printf(LCD_PUTC, "Vmin = %s [V]n", BufferLCD);
break;
case 2:
printf(LCD_PUTC, "Imax = %s [A]n", BufferLCD);
break;
case 3:
printf(LCD_PUTC, "deltaI%% = %sn", BufferLCD);
break;
case 4:
printf(LCD_PUTC, "FP%% = 0.%sn", BufferLCD);
break;
}
}
}
}
//#define DEVKEY
#ifndef DEVKEY
int8 getKey() {
int8 lcdFila, lcdCol;
int8 lcdKey;
lcdKey = 0;
set_tris_b(get_tris_b()&0xf);
output_b(input_b()&0xf);
if ((input_c()&0xf) != 0xf) {
if (!input_state(PIN_C0))
lcdFila = 0;
else if (!input_state(PIN_C1))
lcdFila = 1;
lcdFila = 2;
lcdFila = 3;
output_high(PIN_B4);

delay_us(1);
if ((input_c()&0xf) == 0xf)
lcdCol = 0;
else {
delay_us(1);
lcdCol = 1;
else {
delay_us(1);
lcdCol = 2;
else {
delay_us(1);
lcdCol = 3;
}
}
}
set_tris_b(get_tris_b()|0xf0);
lcdKey = KEYS[lcdFila][lcdCol];
delay_us(1);
}
return lcdKey;
}
#else
int8 getKey() {
int8 lcdFila, lcdCol;
int8 lcdKey;
lcdKey = 0;
set_tris_b(get_tris_b()&0xf0);
lcdCol = 0;
else {
delay_us(1);
lcdCol = 1;
else {
delay_us(1);
lcdCol = 2;
else {
delay_us(1);
lcdCol = 3;

}
}
}
set_tris_b(get_tris_b()|0xf0);
lcdKey = KEYS[lcdFila][lcdCol];
delay_us(1);
}
return lcdKey;
}
#endif
int1 isRebote() {
int8 i;
for (i=0; i<10; i++) {
if (getKey()) return 1;
delay_us(10);
}
return 0;
}
void Enviar_PC() {
if (Tx_PC){
switch (nDispPC) {
case 0:
for (i=0; i<ScanDisp; i++){
if (ConnDisp[i]) {
fprintf(PC, "ID_%02u,", i+1);
for (j=0; j<12; j++){
fprintf(PC, "%g", BufferVar[i][j]);
if (j < 11) putc(',', PC);
}
} else {
fprintf(PC, "ID_%02u,0", i+1);
}
fprintf(PC, "nr");
}
break;
case 255:
fprintf(PC, "ID_XX,");
j = 0; // Ultimo Disp Conectado
for (i=0; i<ScanDisp; i++){
if (ConnDisp[i]) {
if (j)
fprintf(PC, "%u,", j);
j = i+1;
}
}
if (j)
fprintf(PC, "%u", j);
else

putc('0', PC);
fprintf(PC, "nr");
break;
default:
if (ConnDisp[nDispPC-1])
{ fprintf(PC, "ID_%02u,",
nDispPC); for (j=0; j<12; j++){
fprintf(PC, "%g", BufferVar[nDispPC-1][j]);
if (j < 11) putc(',', PC);
}
} else {
fprintf(PC, "ID_%02u,0", nDispPC);
}
fprintf(PC, "nr");
break;
}
Tx_PC = FALSE;
}
}
void main(void){
setup_oscillator(OSC_64MHZ);
ScanDisp = read_eeprom(ADDR_SCAN);
if (ScanDisp>MAX_DISP)
ScanDisp = MAX_DISP;
else if (ScanDisp==0)
ScanDisp = 1;
Vmax = (float) read_eeprom(ADDR_VMAX);
Vmin = (float) read_eeprom(ADDR_VMIN);
if (Vmin>Vmax)
Vmin = Vmax;
Imax = (float) read_eeprom(ADDR_IMAX);
Idelta = (float) read_eeprom(ADDR_IDEL)/100;
fpMin = (float) read_eeprom(ADDR_FP)/100;
Tx_PC = FALSE;
nSYN = 0;
txDatos = FALSE;
rxDatos = FALSE;
for (i=0; i<=MAX_DISP; i++) ConnDisp[i] = FALSE;
iBufferPC = 0;
set_tris_d(get_tris_d() & 0xfb); // PIN D0-1 ()
// PIN D2-3 (Driver Max485)

setup_timer_0(T0_OFF); // Start timer 0
MenuLCD = MENU_INI;
contLCD = 0;
fDispVarLCD = FALSE;
setup_timer_2(T2_DIV_BY_4, 249, 16); // Temp 1[ms]
enable_interrupts(INT_RDA);
lcd_putc('f');
lcd_putc("Maquinaria: _ _");
nAlarm = 0;
for (i=0; i<=MAX_DISP; i++) IDAlarm[i] = FALSE;
set_tris_e(0xfb);
output_low(PIN_E2);
while(true){
for (cDisp=0; cDisp<ScanDisp; cDisp++){
nIntErr = 0; Reintento:
Entramar(cDisp+1);
output_high(PIN_D2); // Max485 como transmisor
nByteTx = 0;
txDatos = TRUE; fputc(SYN,
DISP);
enable_interrupts(INT_TBE);
while (txDatos);
TimeOut = FALSE;
set_timer0(0);
setup_timer_0(T0_DIV_2);
nByteRx = 0;
while(rxDatos || nByteRx <= 2);
setup_timer_0(T0_OFF);
if (!TimeOut) {
else {
ConnDisp[cDisp] = FALSE;
IDAlarm[cDisp] = FALSE;
if (IDAlarm[i]) break;

else {
if (i == ScanDisp-1) output_low(PIN_E2);;
}
}
memset((int8*)&BufferVar[cDisp][0], 0, 4*N_VAR);
}
}
Enviar_PC();
nKey = getKey();
if (cKey != nKey) {
if (iBufferLCD>0) {
nDispLCD = atoi(&BufferLCD);
if (nDispLCD<=ScanDisp && nDispLCD>0) {
MenuLCD = MENU_VAL;
iWinLCD = 0;
DispVarLCD();
} else goto SALIR;
MAX_DISP);
}
break;
case 'C': DISP:
iBufferLCD = 0;
MenuLCD = MENU_DISP;
lcd_putc('f');
printf(LCD_PUTC, "N%c Disp = %u / %u", 0xdf, ScanDisp,
break;
case 'D':
ALARM_INI:
iBufferLCD = 0;
MenuLCD = MENU_ALARM_INI;
lcd_putc('f');
Alarmas();
printf(LCD_PUTC, "N%c Alarmas = %u", 0xdf, nAlarm);
printf(LCD_PUTC, "nn1. Vern2. Ajustar");
break;
default:
if (isdigit(cKey)) {
BufferLCD[iBufferLCD++] = cKey;
lcd_putc('f'); BufferLCD[iBufferLCD] =
0; lcd_putc("Maquinaria: ");
printf(LCD_PUTC, "%s", &BufferLCD);
}
break;
}
break;
case MENU_VAL:

switch (cKey) {
case 'B':
iWinLCD++;
if (iWinLCD>N_VAR_LCD-1) iWinLCD = 0;
DispVarLCD();
break;
}
break;
case MENU_DISP:
switch (cKey) {
case '#': goto SALIR;
case '*':
if (iBufferLCD>0) {
i = atoi(&BufferLCD);
if (i<=MAX_DISP && i>0) {
if (ScanDisp > i) {
for (j=i; j<ScanDisp; j++) ConnDisp[j] = FALSE;
for (j=i; j<ScanDisp; j++) IDAlarm[j] = FALSE;
}
ScanDisp = i;
write_eeprom(ADDR_SCAN,i);
}
}
iBufferLCD = 0;
goto DISP;
break;
default:
MAX_DISP);
lcd_putc('f');
printf(LCD_PUTC, "N%c Disp = %u / %u", 0xdf, ScanDisp,
printf(LCD_PUTC, "nn%s", &BufferLCD);
}
break;
}
break;
case MENU_ALARM_INI:
switch (cKey) {
case '#': goto SALIR;
case '*':
MenuLCD = MENU_ALARM_VER_L;
if (iWinLCD>nAlarm-1) iWinLCD = nAlarm-1;
break;
default:
if (cKey == '1') {
iWinLCD = 0;
ALARM_LISTA:

MenuLCD = MENU_ALARM_VER_L;
MostrarListaIDAlarm();
} else if (cKey == '2') {
iWinLCD = 0;
MenuLCD = MENU_ALARM_AJUST;
iBufferLCD = 0;
MostrarAjustes();
}
}
break;
}
break;
case 'A':
iWinLCD--;
if (iWinLCD<0) iWinLCD = nAlarm-1;
break;
case 'B':
iWinLCD++;
if (iWinLCD>nAlarm-1) iWinLCD = 0;
break;
}
break;
case MENU_ALARM_VER_A:
switch (cKey) {
case '#':
iWinFase = 0;
goto ALARM_LISTA;
case 'A':
iWinFase--;
if (iWinFase<0) iWinFase = 2;
MostrarAlarma();
break;
case 'B':
iWinFase++;
if (iWinFase>2) iWinFase = 0;
MostrarAlarma();
break;
}
break;
case MENU_ALARM_AJUST:
switch (cKey) {
case '#':
goto ALARM_INI;
case '*':
switch (iWinLCD) {
case 0:
if (iBufferLCD>0) {
if ((float)i>Vmin) {

Vmax = (float)i;
write_eeprom(ADDR_VMAX,i);
}
}
iBufferLCD = 0;
MostrarAjustes();
break;
case 1:
if (iBufferLCD>0) {
if ((float)i<Vmax) { Vmin =
(float)i;
write_eeprom(ADDR_VMIN,i);
}
}
iBufferLCD = 0;
MostrarAjustes();
break;
case 2:
if (iBufferLCD>0) {
if ((float)i<=50) { Imax = (float)i;
write_eeprom(ADDR_IMAX,i);
}
}
iBufferLCD = 0;
MostrarAjustes();
break;
case 3:
if (iBufferLCD>0) {
if ((float)i<=100) { Idelta =
(float)i/100;
write_eeprom(ADDR_IDEL,i);
}
}
iBufferLCD = 0;
MostrarAjustes();
break;
case 4:
if (iBufferLCD>0) {
if (i<10) i = i*10;
if ((float)i<100) {
fpMin = (float)i/100;
write_eeprom(ADDR_FP,i);
}
}
iBufferLCD = 0;
MostrarAjustes();
break;

}
ActualizarAlarmas();
break;
case 'A':
iBufferLCD = 0;
iWinLCD--;
if (iWinLCD<0) iWinLCD = 4;
MostrarAjustes();
break;
case 'B':
iBufferLCD = 0;
iWinLCD++;
if (iWinLCD>4) iWinLCD = 0;
MostrarAjustes();
break;
default:
MostrarAjustes();
}
break;
}
break;
}
}
SalirRebote:
if (fDispVarLCD) {
switch (MenuLCD) {
case MENU_VAL:
DispVarLCD();
break;
case MENU_ALARM_INI:
lcd_putc('f');
Alarmas();
printf(LCD_PUTC, "N%c Alarmas = %u", 0xdf, nAlarm);
printf(LCD_PUTC, "nn1. Vern2. Ajustar");
break;
case MENU_ALARM_VER_L:
break;
case MENU_ALARM_VER_A:
MostrarAlarma();
break;
}
fDispVarLCD = FALSE;
}
}
}
}

CÓDIGO PROGRAMA DEL COMPUTADOR PARA LA DETERMINACION DEL
FACTOR DE POTENCIA, ENERGIA Y BALANCE DE FASES
class MachineClass
{
double V1;
double V2;
double V3;
double I1;
double I2;
double I3;
double Omega1;
double Omega2;
double Omega3;
//Potencia Activa
double P1;
double P2;
double P3;
//Potencia Reactiva
double Q1;
double Q2;
double Q3;
//Cos the Phi
double phi;
MachineClass()
{
V1 = 0.0;
V2 = 0.0;
V3 = 0.0;
I1 = 0.0;
I2 = 0.0;
I3 = 0.0;
Omega1 = 0.0;
Omega2 = 0.0;
Omega3 = 0.0;
P1 = 0.0;
P2 = 0.0;
P3 = 0.0;
Q1 = 0.0;
Q2 = 0.0;
Q3 = 0.0;
phi = 0.0;
}
void PasrseContainer(string contenedor)
{
V1 = 0.0;
V2 = 0.0;

V3 = 0.0;
I1 = 0.0;
I2 = 0.0;
I3 = 0.0;
Omega1 = 0.0;
Omega2 = 0.0;
Omega3 = 0.0;
P1 = calcularFactorPotenciaActiva(I1, V1, Omega1);
Q1 = calcularFactorPotenciaReactiva(I1, V1, Omega1);
phi = calcularPhi();
return;
}
double calcularFactorPotenciaActiva(double I, double V,double Angulo)
{
return Math.Sqrt(3) * I * V * Math.Cos(Angulo / Math.PI);
}
double calcularFactorPotenciaReactiva(double I, double V, double Angulo)
{
return Math.Sqrt(3) * I * V * Math.Sin(Angulo / Math.PI);
}
double calcularPhi()
{
return ((V1 * I1 * Math.Cos(Omega1 / Math.PI)) + (V2 * I2 *
Math.Cos(Omega2 / Math.PI)) + (V3 * I3 * Math.Cos(Omega3 / Math.PI))) /
Math.Sqrt(Math.Pow((P1 + P2 + P3), 2) + Math.Pow((Q1 + Q2 + Q3), 2));
}

GUIA DE OPERACION DEL SISTEMA DE MONITOREO
La presente sección está referida a la operación técnica del sistema de monitoreo
variables eléctricas en la empresa Lujan.
La operación del sistema de monitoreo debe cumplir con todas las
recomendaciones técnicas provenientes del detalle de la Ingeniería de diseño, el
suministro y montaje de Equipo, a fin de:
• Resguardar el correcto funcionamiento de maquinarias.
• Asegurar el óptimo funcionamiento del sistema de monitoreo.
ALCANCE DE LA OPERACIÓN DEL SISTEMA DE MONITOREO.
El operador que se haga cargo de la operación del sistema, debe tener en cuenta
que el factor de potencia debe estar en el rango de 0.85 a 1, las corrientes de
consumo en las líneas de cada maquinaria deben ser iguales o muy aproximadas,
de la misma manera los voltajes en las líneas trifásicas de cada maquinaria deben
ser iguales o sino muy aproximados, no debe existir ausencia de fases.
El sistema de monitoreo en su etapa de interfaz gráfica con el usuario es capaz
de visualizar las variables de voltaje, corriente, potencia activa, potencia reactiva,
potencia aparente, ángulo de desfase entre corriente y voltaje, y factor de
potencia, todas estas variables para cada fase en el sistema trifásico, el sistema
también visualiza la potencia activa total, potencia reactiva total, potencia
aparente total, factor de potencia total, el desfase entre las tres fases en voltaje
del sistema trifásico y energía consumida en la maquinaria.
El sistema de monitoreo es capaz de desplegar todas las variables mencionadas
y de almacenarlas en una base de datos.
Para la instalación y el uso del sistema se debe tener en cuenta que:
a) Los módulos de medición y el maestro de la red se energizan con un voltaje de
220 Voltios.
b) Cada esclavo del sistema cuenta con 3 transformadores de corriente de
relación de 50/5 A.

c) El operario puede configurar alarmas determinando los límites en los cuales es
permisible que las variables eléctricas oscilen, esta configuración se la debe hacer
en la en la interfaz del LCD del microcontrolador maestro y en la pantalla de
interfaz gráfica en la computadora.
d) El sistema de alarmas en el módulo del microcontrolador maestro enciende una
luz roja para indicar si existe una alarma presente en alguna maquinaria; Para
determinar que maquinaria está alarmada y que problemas existen en la misma
se debe ingresar al menú de alarmas presionando la tecla D del teclado del
módulo del microcontrolador maestro, después de ingresar a este menú se puede
verificar que maquinaria se encuentra alarmada y los problemas que tiene
Las posibles fallas que se pueden presentar en la maquinaria son:
• Falta de alguna de las tres fases de alimentación de la maquinaria trifásica
• Sobretensión o subtension en una línea trifásica
• Sobre corriente o subcorriente en una línea trifásica
• Factor de potencia bajo.
e) La pantalla de interfaz gráfica en la computadora despliega alarmas cambiando
a color rojo el fondo de la variable monitoreada, las causas para que se genere
una alarma son las mismas que se muestran en el anterior punto.
f) El sistema almacena todas las variables eléctricas en una base de datos a la
cual se puede acceder haciendo click en la opción base de datos en la parte
superior izquierda de la pantalla de interfaz gráfica en la computadora.

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