Brunomaster Corporation - Control de potencia por PC

Control de 32 dispositivos mediante relés

Aplicación:

En un principio este circuito se pensó con el fin de controlar la iluminación hogareña, pero debido a las múltiples aplicaciones que tienen los reles se puede utilizar para controlar la iluminación en grandes eventos, así como espectáculos de fuegos artificiales, motores y demás artefactos que requieran ser encendidos a una distancia segura para la persona.

Funcionamiento:
Este circuito permite conectar hasta cuatro módulos de control de potencia a un mismo puerto paralelo del PC. Dicho puerto no necesariamente debe ser bidireccional, por lo que cualquier PC por mas antiguo que sea servirá para controlar este sistema.

Si bien a simple vista el circuito parece demasiado complejo, en verdad no lo es. Veamos detalladamente su funcionamiento: Cada integrado 74HCT573 es un latch octal, éstos sirven para retener un dato (presente en su entrada) en su salida solo cuando una señal específica se presente. Para hacerlo mas simple: Los pines 2 al 9 de cada integrado son las entradas de datos, los pines 12 al 19 son las salidas, el pin 11 se denomina en inglés Latch Enanble, una entrada de control que causa que los pines 12 al 19 reflejen el dato presente en los pines 2 al 9. Esto quiere decir, a su vez, que los datos presentes en las salidas del integrado no sufren cambios por mas que los datos en la entrada del mismo cambien constantemente siempre y cuando la entrada de control (pin 11) este a masa. Cuando esta entrada de control va a estado alto (a 5v) las salidas quedan conectadas con las entradas haciendo que lo presente en ellas quede reflejado en las salidas. Si dicho terminal de control (pin 11) se mantiene alto y el dato presente en las entradas cambia, el presente en las salidas cambiará también. Como vemos, las entradas de datos de los cuatro integrados están unidas en paralelo. Esto quiere decir que el dato presente en los pines 2 al 9 del puerto paralelo de la PC (los datos presentes en el bus de datos del puerto paralelo) estarán presentes en los cuatro integrados al mismo tiempo. Para que un dato presente en el puerto paralelo del PC solo vaya a modificar un grupo de salidas y no los cuatro usamos los pines de control para determinar cual o cuales integrados deseamos accionar. Esto se logra gracias a que cada pin de control del puerto paralelo maneja solo un integrado. De esta forma logramos controlar 32 salidas independientes (en grupos de 8 salidas por activación).
Para no encender artefactos accidentalmente en el panel frontal se incluyen LEDs de control para saber: que reles se están encendiendo (1), de que modulo son los reles (2), el estado del modulo (3) y un microswitch para activar o desactivar cada módulo (4).

Podemos decir que TODOS los componentes de protección y limitación de corriente, además de los transistores de potencia están incluidos dentro del circuito integrado ULN2803 del circuito principal.
Si "miramos con la lupa" podremos ver en el interior del chip ULN2803 ocho esquemas como el de abajo, uno para cada uno de los canales.

Es normal que la cápsula de este circuito integrado esté tibia con respecto a la temperatura ambiente. Se debe, como era de suponerse, a que la corriente requerida por cada relé pasa por sus "entrañas" y, como sabemos, el manejo de corriente genera calor.

Reles

El relé es un dispositivo mecánico capaz de comandar cargas pesadas a partir de una pequeña tensión aplicada a su bobina. Básicamente la bobina contenida en su interior genera un campo magnético que acciona el interruptor mecánico. Ese interruptor es el encargado de manejar la potencia en sí, quedando al circuito electrónico la labor de "mover" la bobina. Permite así aislar mecánicamente la sección de potencia de la de control.

Con las llaves de cada relé el usuario puede manejar lo que le plazca, siempre que no exceda las especificaciones de tensión y corriente para la cual están diseñadas. De requerir mayores potencias se puede emplear el relé para accionar un contactor industrial ú otro relé de mayor corriente. Es una buena práctica colocar en cada relé un fusible de protección. Siempre es mas simple cambiar un fusible que desoldar un relé o reparar pistas de un circuito impreso.

Cómo controlar el circuito:

El software de la PC puede estar escrito en el lenguaje que queramos, siempre que éste tenga la capacidad de poder utilizar el puerto paralelo de la PC. Como no sabemos en que estado se encuentra el puerto paralelo y, por ende, nuestra placa de expansión, lo primero que tiene que hacer el soft es inicializar el circuito. Para eso, pone en 0 el bus de datos del puerto paralelo, con lo que todos sus pines (del 2 al 9) quedan a masa. Luego, espera 10mS para que el dato se establezca en las entradas de los integrados. En realidad, con 1mS alcanza y sobra, pero como el tiempo en este caso nos sobra mejor darle un poco de tiempo extra. Luego de transcurridos los 10mS activamos los cuatro integrados poniendo altos los cuatro pines de control del puerto paralelo. Seguidamente esperamos otros 10mS para que los latches retengan los datos en las salidas y por último ponemos bajos (en cero) todos los pines de control del puerto paralelo con lo que los integrados dejan en las salidas todas los pines apagados (a masa) sin importar el dato que aparezca en sus entradas de ahora en mas. Con esto el módulo quedará inicializado y todas las salidas apagadas.
Cuando se quiera modificar el estado de un grupo de salidas (cada grupo es de ocho salidas y están indicados como Salidas A, Salidas B, Salidas C, Salidas D) se deberá poner en el puerto paralelo (en el bus de datos de éste) el dato que se desea colocar en la salidas del integrado. Luego esperar 10mS para que el dato se establezca correctamente en las entradas de los integrados. Luego poner en alto (en uno) la salida de control del puerto paralelo que comande el integrado que se desea modificar y esperar otros 10mS para que el dato se fije correctamente en los latches de salida del mismo. Transcurrido este tiempo volver a bajar (poner a cero) la salida de control que se subió y el proceso habrá concluido. Es recomendable que, tanto la rutina de inicialización como la de control, esperen 10mS luego de terminar de ejecutarse, a fin de dar un tiempo entre cada ejecución para evitar posibles fallas de activación.
Otro factor muy importante a tener en cuenta es que algunos de los pines de control del puerto paralelo presentan un estado lógico invertido con respecto a la tensión. Esto quiere decir que, un pin con estado lógico normal presenta tensión cuando el bit que lo controla esta a 1 y está a masa cuando su bit se pone en cero. Pero, un pin con lógica inversa, presentará tensión cuando su bit este en cero y masa cuando este en uno. Hay que prestar atención a esto para evitar problemas de control con los integrados o activaciones erráticas.

El programa Panel 32:

descarga desde la fuente: http://www.pablin.com.ar/electron/circuito/computer/lpt32/panel32.zip

Este programa permite controlar fácilmente cada una de las 32 salidas de este módulo. Para ello basta con hacer un click sobre el interruptor que se desea accionar y la salida correspondiente adoptará el estado debido. Como funciones extra, este programa contiene memoria de encendido, que permite "recordar" la configuración actual de los interruptores y adoptarla en cada encendido. También dispone de cinco memorias las que se pueden establecer, modificar o eliminar con mucha facilidad. Para evitar confusiones a la hora de activar algo hemos incluido un sistema de títulos que el usuario puede definir y aparecerán cuando el mouse pase por sobre cada interruptor. Estos títulos se definen haciendo click derecho sobre los botones y para que los mismos no se pierdan cuando el programa se cierre hay una opción dentro del menú 'Archivo' para salvarlos en un archivo. Por último el menú 'Configuración' permite elegir el puerto paralelo a utilizar y establecer el tiempo de delay (que varía en algunas máquinas). Este delay es un ciclo for next que itera normalmente diez mil veces luego de enviar datos al puerto para que los latches retengan los mismos.

El programa Control 32:

descarga esde la fuente: http://www.pablin.com.ar/electron/circuito/computer/lpt32/ctrl32.zip

Este otro programa si bien parece mucho mas complejo en verdad tiene menos código operable que el anterior y, adicionalmente, no es tan automático. Esta hecho con la idea de mostrar al que este interesado en programar para esta placa de 32 salidas como debe hacerlo para que funcione eficientemente y, para facilitar aún mas las cosas, incluye una suerte de ticket donde se puede observar las funciones ejecutadas en el programa. En este caso el dato a enviar debe establecerse presionando con el mouse sobre los ocho LED's contenidos en el recuadro 'Dato:'.Una vez que encendimos los LED's que queremos ver encendidos en el módulo presionamos El control correspondiente. Si presionamos el botón 'Todos los latch's' se enviará el dato a los cuatro latches, quedando el mismo igual en todas las salidas. Por último el botón 'Inicializar' apaga todos los LED's y envía eso a los cuatro latches, quedando todo en cero. El casillero 'Limpiar' ubicado sobre el monitor o ticket de actividad permite vaciar la lista con la próxima actividad a registrar.

Componentes y costos:

Circuito Principal
Componentes...............precio x unidad.........cantidad
CI 74HCT573................$ 1,46.....................4
CI ULN2803..................$ 2,20.....................4
Zócalo para CI..............$ 0,20.....................8
Resistencias de 10K......$ 0,04.....................12
Capacitores de 100nF.....$ 0,15.....................4
LEDs(8 rojos y 8 verdes).$ 0,15.....................16
Conector DB9 hembra......$ 0,90.....................4
Microswitch 4 contactos..$ 2,20.....................1
Placa virgen...................$ 5,00.....................1
Conector DB25 macho......$ 1,00.....................1
Chasis de DB25..............$ 1,00.....................1
Cable tel. de 14 pares......$ 2,50.....................1
Gabinete (opcional).........$ 12,05....................1
Placa de pertinax.............$ 0,75.....................1

Total : $51,36

Modulo de 8 reles
Reles 12V......................$ 2,00.....................8
Placa de pertinax.............$ 1,83.....................1
Conector hembra de fuente.$ 0,55.....................1
Borneras de 12 contactos..$ 4,10.....................2
Cable tel. de 4 pares........$ 1,65.....................1
Conector DB9 macho........$ 0,77.....................1
Chasis DB9.....................$ 0,85.....................1
Gabinete (opcional).........$ 5,60.....................1
Fusibles...........................$ 0,22.....................8
Guías para fusibles...........$ 0,18....................16
(los fusibles se implementaronpaa protegerlo que se conecte al relé)

Total : $40,09 (x4: $160,36)

Fuente de alimentación
Trafo 12V 1A...............$ 13,00....................1
Capacitor 2200uF 50V.....$ 2,00.....................1
Puente Rectificador..........$ 0,73.....................1
LM7812..........................$ 0,80.....................1
Placa de pertinax.............$ 0,75.....................1
Bornera 2 contactos.........$ 0,55.....................1
Conector macho de fuente.$ 1,28.....................1

Total : $19,11 (x4: $76,44)

Costo del proyecto totalmente terminado $ 288,16

Impresos

Circuito principal:

Modulo de 8 reles:

Fuente de alimentación:

(en caso de armar los 4 modulos se puede usar una fuente 12v un poco mas grande, unos 3 o amperes mas o menos)

Fuente original:http://www.pablin.com.ar/electron/circuito/computer/lpt32/index.htm

Estos son los archivos PCB, Livewire y otros:
http://rapidshare.com/files/109492955/paralelo_32.rar.html

Algo de soft para controlar solo 8 salidas

Par-mon: este soft en un principio se desarrollo para controlar las salidas del puerto paralelo y poder ver los cambios en un monitor de puerto paralelo (Paralel monitor), no voy a describir el circuito del monitor de puerto paralelo (es una resistencia desde los pines 2 al 9 de 470ohms a un led y todo a masa

) El programa es intuitivo, haciendo click en el pin del puerto se cambia su estado (funciona en xp) y se puede ver como DB25 macho o hembra

http://www.megaupload.com/?d=4TEXS5WN

Este otro programa lo saque de una web de robotica y no me acuerdo para que servia, pero para usarlo solo hay que tildar una casilla correspondiente al pin que se desea activar/desactivar:
http://www.megaupload.com/?d=ZQHME9QB

Estaba hecho en visual basic, por lo tanto estaba disponible el codigo fuente:
http://www.megaupload.com/?d=RT53CY16

Y este es de la pagina de la fuente, el cual es como "panel 32" pero con solo 8 interruptores y no funciona en XP
http://www.pablin.com.ar/electron/download/control8.zip

Los programas control y panel 32 tambien se pueden descargar desde acá: http://www.mediafire.com/?d02w9qzvkmg

Aclaracion: fueron probados en windows 98, en XP no he encontrado librerias adecuadas, en cambio los que controlan 8 reles si funcionan en XP

Algunas fotines para que vean que existe:
http://rapidshare.com/files/109494284/fotos_paralelo_32.rar.html