SiMoN Sistema Monitor de Nubes diurno: MANUAL TÉCNICO

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  • SiMoN Sistema Monitor de Nubes diurno:

    MANUAL TCNICO

    David Hiriart, Jorge Valdez, Fernando Quirs, Enrique Colorado,

    Benjamn Garca, Urania Cesea.

    Instituto de Astronoma. Universidad Nacional Autnoma de Mxico

    Km. 103 Carretera Tijuana-Ensenada, Ensenada, B. C., Mxico

  • ndice 1. INTRODUCCIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2. DIAGRAMAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

    2.1 Diagramas elctricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2.2 Diagramas electrnicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2.2.1. Control de motores a pasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2.2.2. Conexin del motor a pasos al controlador . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2.3. Interfaz RS232-485 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

    2.3 Diagramas Mecnicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3 LISTA DE COMPONENTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    3.1 Componentes pticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.2 Componentes electrnicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.3 Componentes mecnicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    4 GUA DE INSTALACIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 5. GUA RPIDA DE PRUEBAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    5.1 Programa de diagnstico de la cmara de video del SIMON xawtv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    5.2 Programa de diagnstico de la montura del SIMON diag-simon.tcl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    5.2.1 Diagnstico de fallas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

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    1. INTRODUCCIN La Figura 1 muestra el diagrama esquemtico del Sistema Monitor de Nubes diurno (SiMoN). Consta esencialmente de una cmara de video, un sistema electromecnico para movimientos en acimut y elevacin de la cmara, una tarjeta de adquisicin de video y una unidad para el control de motores a pasos y una computadora personal para la adquisicin, almacenamiento y despliegue de imgenes. El sistema utiliza una microcmara de alta resolucin con funcin de auto iris que le permite adaptarse a diferentes niveles de iluminacin. El encapsulamiento de la cmara y los mecanismos para el movimiento en acimut y elevacin de la misma fueron diseados y construidos en el taller mecnico de precisin del IAUNAM-Ensenada. Los movimientos en acimut y elevacin se realizan a travs de motores a pasos controlados por una seccin de control basada en un microcontrolador Atmel. La computadora se comunica al controlador a travs de su puerto serie RS-232 y un adaptador RS-232-485. La adquisicin de imgenes se realiza a travs de una tarjeta de adquisicin de video colocada en el interior de la computadora de control. Se implementaron varios programas para la adquisicin y visualizacin de las imgenes adems de la organizacin automtica de las mismas. Los paquetes de programacin fueron desarrollados en el sistema operativo Linux, utilizando lenguajes como Javascript, CGI Perl, C estndar y html.

    IBM Compatible

    INTERNET

    AdaptadorRS232-485

    RS-232

    ControlMotores de

    pasos MovimientoAcimut

    MovimientoElevacin

    Motor apasos

    Motor apasos

    117 Vca

    CmaraMB185

    117 Vca

    12 VcdTarjetaAdquisicinde video

    RG-59

    Figura 1. Esquema general de SIMON.

    La pgina electrnica de Interfaz de Despliegue de SiMoN se encuentra en la direccin:

    http:// www.132.248.4.10/~observa/simon/ SiMoN presenta tres interfaces graficas: Interfaz de Despliegue de imgenes; Interfaz de Acceso al control de movimientos, e; Interfaz de Control de movimientos de la cmara. Ver el Manual de Usuarios de SiMoN para una descripcin de cada una de estas interfaces.

    2. DIAGRAMAS

    2.1 Diagramas Elctricos En esta seccin se presentan los diagramas de conexin del sistema, as como una descripcin de las seales de los conectores. Al final de esta seccin se presenta la distribucin de las lneas en los conectores.

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    Diagrama de Cableado La Figura 2 muestra el cableado del sistema de control de los movimientos de la cmara. ste consiste en un controlador dual de motores de pasos. El control esta integrado dentro de una caja que contiene el controlador dual de motores de pasos, una fuente de +5 Vcd , y una fuente de +12 Vcd.

    ControlMotores de

    pasosMovimiento

    Acimut

    Motor apasos

    117 Vca

    Con-A1

    Con-A2

    MovimientoElevacin

    Motor apasos

    Con-B2

    Con-B1DB-9

    AC

    Figura 2. Esquema de conexin del control de sistema de movimientos de la cmara. Definicin de los conectores de los cables El cableado del sistema fue diseado de manera que fuera posible intercambiar los ejes de elevacin y acimut (recomendable en el caso de diagnstico y pruebas). A continuacin se presenta una breve descripcin de cada uno de los conectores en la caja del controlador de motores a pasos:

    AC Entrada estndar de alimentacin de 115 Vca. DB-9 Conector tipo DB9, que conecta a los controladores con la PC de control.

    Con-A1 Conecta las seales del motor y de los interruptores limites del eje de acimut. Con-A2 Entrada de las seales de los interruptores limite del eje de acimut. Con-B1 Conecta las seales del motor y de los interruptores limites del eje de elevacin. Con-B2 Entrada de las seales de los interruptores limite del eje de elevacin.

    2.2 Diagramas Electrnicos

    2.2.1. Control de motores a pasos El controlador de motores a pasos (QP-CSMP) est basado en un microcontrolador de la compaa ATMEL (AT89C2051) compatible con la configuracin del microcontrolador 8051 de INTEL. El QP-CSMP Ver. 1.0 es la primera versin de este controlador en el cual se implementaron las funciones bsicas de un controlador general de motores a pasos. Tambin se implementaron una serie de funciones adicionales como son: modificar la direccin que identifica el mdulo, definir el modo de operacin, velocidad mxima, rampa de movimiento, eco y resolucin del paso (paso completo o medio paso). En la Figura 3 se muestra el diagrama a bloques del controlador. El diagrama electrnico del controlador se muestra en la Figura 4.

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    Manejador decomunicacin serie

    MicrocontroladorAT89C2051

    Circuitoopto-

    acoplador

    Interruptores deconfiguracin

    Circuito depotencia

    A Ducto decomunicacin

    A motor

    Figura 3. Diagrama a bloques de la arquitectura del controlador de motores de pasos. Las partes que componen el controlador son (ver figura 3):

    a) El manejador de comunicacin serie: acondiciona las seales para compatibilizar la comunicacin con el ducto.

    b) El circuito opto acoplador: asla fsicamente los voltajes del microcontrolador de los del motor, aumentando la inmunidad del microcontrolador al ruido elctrico.

    c) Circuitos de potencia: amplifican la corriente elctrica. d) Interruptores de configuracin: configuran la direccin del controlador y su modo

    de operacin. e) El microcontrolador: genera la secuencia de las fases, eliminando circuitos externos,

    y obteniendo la posibilidad de manejar el motor con mayor flexibilidad.

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    Figura 4. Diagrama electrnico del controlador de motores a pasos QP-CSMP.

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    2.2.2. Conexin del motor a pasos al controlador

    La Figura 5 se presenta la conexin del controlador al motor a pasos. Es importante sealar que el motor a pasos deber ser de 4 cuatro bobinas y los interruptores lmites se debern conectar en configuracin normalmente cerrados (N.C.) por razones de seguridad.

    Figura 5. Conexin del motor al controlador. 2.2.3. Interfaz RS232-485

    Se diseo un circuito que transforma el formato de transmisin de RS-232 a RS-485, con el fin de poder interconectar ms de un controlador de motores a pasos a un solo puerto serie, formando una red de control. El esquema de interconexin se muestra en la Figura 6.

    ControladorQP-CSMP

    (0)

    ControladorQP-CSMP

    (1)

    ControladorQP-CSMP

    (15)

    Ducto de comunicacin RS-485

    M

    Motor 15

    M

    Motor 0

    M

    Motor 1

    Figura 6. Diagrama a bloques de una red de control. Debido a que el formato de comunicacin RS-485 es half-duplex, slo un elemento de red puede estar transmitiendo, por lo que la PC de control realiza el control del trfico de informacin a travs de la red, y cada uno de los controladores de motores slo transmitir cuando se le pregunte su estado. El convertidor se basa en dos comparadores de voltaje que convierten la seal diferencial en una seal referenciada y de nivel de 10 Vcd que cumple con el estndar RS-232. El diagrama esquemtico y la distribucin de componentes se muestran en la Figura 7.

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    Figura 7. Diagrama esquemtico y distribucin de componentes del convertidor

    de RS-232 a RS-485.

    En la Tabla 1 se presenta la distribucin de cada uno de los conectores del convertidor de RS-232 a RS-485. Tabla 1. Distribucin de lneas en los conectores del convertidor de RS-232 a RS-485.

    Tabla 2. Lista de componentes electrnicos del convertidor de RS-232 a RS-485. # Parte Valor Descripcin

    C1 22 F Capacitor

    C2 22 F Capacitor

    R1 10 K @ W Resistencia R2 1.2 K @ W