Presentación del Trabajo Final Banco de pruebas

Banco de pruebas automático para equipos eléctricos y electrónicosCarrera de Especialización en Sistemas Embebidos

Presentación del Trabajo Final

Autor:Ing. Gonzalo Luis Gontad

Director: Mg. Ing. Ramiro Alonso

Jurados: Esp. Ing. Jorge Fonseca Esp. Ing. Jerónimo La BrunaIng. Juan Manuel Cruz

Introducción

Introducción

● Sensores de movimiento● Temporizadores● Protectores contra transitorios

● Placas para luminarias LED● Drivers de LEDs (próximamente)

Introducción

Materiales Montaje de componentes

Soldado de componentes

Ensamble de equipo Empaque

Prueba de Funcionamiento

Verifica el funcionamiento y cumplimiento de las

especificaciones

Introducción

Objetivos

● Reducción del tiempo de prueba

● Mejora en la calidad de las pruebas

● Disponer del equipamiento de prueba para las futuras producciones de drivers de LEDs

Alcance

● Desarrollo del hardware para prueba de temporizadores y drivers

● Desarrollo del software de prueba

● Desarrollo de interfaz de usuario con conexión WIFI

Introducción

Driver para luminarias LED

● Tensión de salida

● Corriente de salida

● Función de dimerizado si corresponde

● Potencia de entrada

● Factor de potencia

● Distorsión armónica

Temporizadores para iluminación

● Accionamiento de la carga

● Tiempo de encendido máximo

● Tiempo de encendido mínimo

Diseño e implementación


Hardware

Diseño e implementación - HardwareDiagrama en bloques del hardware

Interfaz de usuario

Puerto 1

MóduloAdicional

#1

MóduloAdicional

#4

MóduloAdicional

#3

MóduloAdicional

#2

MóduloAdicional

#5

● Equipos bajo prueba

Módulo Principal

MóduloAdicional

#6

Puerto 2

Puerto 3

Puerto 4

Puerto 5

Puerto 6

Conexión WIFI

UART-USB

● Adaptación de señales

● Comunicación● Procesamiento● Control

Diseño e implementación - HardwareMódulo Principal

Edu-CIAA

Alimentación Navegador Web en PC, tablet, etc.

Módulo ESP-01(WIFI)

Puerto #1

Puerto #2

Puerto #3

Puerto #4

Puerto #5

Puerto #6

Terminal para configuración

UART optoaislada

UARTUART USB

● EDU-CIAA NXP como núcleo de procesamiento

● Interfaz WEB mediante conexión WIFI

● Terminal de configuración de red

● Seis puertos de conexión

Diseño e implementación - HardwarePuertos de conexión

● Salida de alimentación 220 VAC, 3.3 VDC, 5 VDC y 12 VDC

● Tres salidas digitales optoacopladas

● Tres entradas digitales 0-30 V

● Dos entradas analógicas 0-10V

● Una salida analógica 0-10 V

UART opto -

aislada

Módulo Bluepill STM32F103

Salidas digitales optoacopladas

Adaptador de nivel entradas digitales

Relé de alimentación de módulos auxiliares

Adaptador de nivel de entradas analógicas

Amp. salida

analógica

DAC MCP4725

Al m

ódul

o ad

icio

nal

A la

ED

U-C

IAA


Módulo bluepill

● Microcontrolador STM32F103C8T6

● Siete GPIOs (tres entradas y cuatro salidas)

● Dos ADCs de 12 bits

● Puerto I2C (DAC)

● Puerto UART

UART opto -

aislada

Módulo Bluepill STM32F103

Salidas digitales optoacopladas

Adaptador de nivel entradas digitales

Relé de alimentación de módulos auxiliares

Adaptador de nivel de entradas analógicas

Amp. salida

analógica

DAC MCP4725

Al m

ódul

o ad

icio

nal

A la

ED

U-C

IAA


UART optoaislada

● Configuración Maestro-Esclavo

● Velocidad: 460800 bps

● Aislación: Hasta 5,3 KV mediante optoacoplador 6N137


Dirección

Diseño e implementación - HardwareDiagrama en bloques del hardware

Interfaz de usuario

Puerto 1

● Equipos bajo prueba

Módulo Principal

MóduloAdicional

#1

MóduloAdicional

#4

MóduloAdicional

#3

MóduloAdicional

#2

MóduloAdicional

#5

MóduloAdicional

#6

Puerto 2

Puerto 3

Puerto 4

Puerto 5

Puerto 6

Conexión WIFI

UART-USB

● Adaptación de señales

● Comunicación● Procesamiento● Control

Diseño e implementación - HardwareMódulo prueba de temporizadores

● Apto para temporizadores de tres y cuatro terminales

● Alimentación de 220 VAC para el equipo bajo prueba

● Salida de disparo para temporizadores de cuatro terminales

● Captura de estado con optoacoplador

Diseño e implementación - HardwareMódulo prueba de drivers

● Alimentación de 220 VAC para el equipo bajo prueba

● Medición de corriente hasta 2.5 A

● Medición de tensión hasta 500 VDC

● Salida de dimerizado 0 - 10 V

● Salida de dimerizado por resistencia


Software

Diseño e implementación - SoftwareEstructura general

Software módulos BluepillSTM32

Protocolo UART

optoaislada Software EDU-CIAA

Software interfaz WEB

Protocolo HTTP

Diseño e implementación - SoftwareSoftware módulo bluepill - Entorno de desarrollo

STM32 Cube MX

STM32 HAL

● GPIOs● I2C● UART● Timers

Diseño e implementación - SoftwareSoftware módulo Bluepill

Interrupción UART RX

Interrupción Temporizador

Bucle Principal

(Main)

Datos de salida analógica y

salidas digitales

Datos de entradas analógicas y

digitales

Dirección del puerto




Bucle Principal

(Main)


salidas digitales


digitales


Bucle principal

● Leer dirección del puerto

● Actualizar datos del DAC

● Actualizar salidas digitales




Bucle Principal

(Main)


salidas digitales


digitales


Interrupción de temporizador

● Actualizar entradas digitales

● Actualizar entradas analógicas

● Armar trama de datos a transmitir por UART




Bucle Principal

(Main)


salidas digitales


digitales


Interrupción UART - RX

● Capturar tramas de datos del maestro

● Separar los datos recibidos

● Transmitir tramas de datos al maestro



Protocolo UART



Protocolo HTTP

Diseño e implementación - SoftwareSoftware EDU CIAA

● Montar un servidor web para la interfaz de usuario

● Correr una terminal para configuración de red

● Ejecutar los tests

● Actualizar los puertos cada 1 ms

Diseño e implementación - SoftwareSoftware EDU CIAA - Estructura de capas

Aplicación

Driverspropios

Sistema operativo

Capas de abstracciónde hardware

sAPI

Driver de Puertos Driver UART (servidor web)

Test 0 Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5 Servidor Web

FreeRTOS

Intérprete Terminal

Driver UART (servidor web)

LPCOpen

Hardware

Driver EPROM

Diseño e implementación - SoftwareSoftware EDU CIAA

Test 0Test 1Test 2Test 3Test 4Test 5

Intérprete Servidor WEB

Cola de comandos

Colas de instrucciones

Estado de pruebas

Panel 0

Panel 1

Terminal

Semáforo de reconexión de red

Strings en formato JSON.Mientras se escribe en uno se lee el otro

Diseño e implementación - SoftwareSoftware EDU CIAA - Tarea terminal



Cola de comandos


Estado de pruebas

Panel 0

Panel 1

Terminal



● Se utiliza para configurar los parámetros de la red WIFI

● Conexión UART-USB de la EDU CIAA

● Acepta cuatro comandos

Diseño e implementación - SoftwareSoftware EDU CIAA - Tarea terminal



Cola de comandos


Estado de pruebas

Panel 0

Panel 1

Terminal



Comandos soportados

1. SSID + Nombre de la red (opcional)

2. PASS + Contraseña

3. WIIP + IP del dispositivo (opcional)

4. RECN

Diseño e implementación - SoftwareSoftware EDU CIAA - Tarea servidor web



Cola de comandos


Estado de pruebas

Panel 0

Panel 1

Terminal



● Configuración y control del módulo ESP-01

● Reconocimiento de peticiones HTTP

● Generación de comandos para el intérprete

● Envío de respuestas HTTP

Diseño e implementación - SoftwareSoftware EDU CIAA - Tarea intérprete



Cola de comandos


Estado de pruebas

Panel 0

Panel 1

Terminal



● Interpreta comandos del servidor y genera instrucciones para las tareas test

● Actualiza parámetros de pruebas

● Recopila el estado de los tests y provee los datos al servidor



Protocolo UART



Protocolo HTTP

Diseño e implementación - SoftwareSoftware EDU CIAA - Tareas test



Cola de comandos


Estado de pruebas

Panel 0

Panel 1

Terminal



● Ejecutan las instrucciones del intérprete

● Controlan los puertos de conexión con los módulos auxiliares

● Ejecutan las pruebas

○ Prueba de temporizadores

○ Prueba de drivers

Diseño e implementación - SoftwareSoftware interfaz web

● Interfaz para controlar el banco de pruebas

● Desarrollada en HTML y JavaScript

● Accesible mediante un navegador web

Diseño e implementación - SoftwareSoftware interfaz web

● Base

● Panel

● Datos

Ensayos y resultados

Ensayos y resultadosEnsayo de interfaz UART optoaislada

Puerto #0

Puerto #1

Puerto #2

Puerto #3

Puerto #4

Puerto #5

USB-RS232TTL

Analizador lógico


Maestro

Esclavo

Inicio de la primera trama Dos bytes de relleno Inicio de la

segunda trama

1er byte de la respuesta

Último byte de la respuesta

Espacio libre sin superposición


Respuestapuerto 0

Respuestapuerto 5

Respuestapuerto 1

Respuestapuerto 2

Respuestapuerto 3

Respuestapuerto 4

Trama hacia puerto 0






Bytesrecibidos

Bytes enviados

● 300.000 bytes enviados maestro - esclavo

● 240.000 bytes enviados esclavo - maestro

● Cero respuestas con dirección errónea

Ensayos y resultadosCalibración de ADCs

Panel de calibración Puerto

1

Módulo Principal

V

+12 V GND

Entrada ADCs

Multímetro


V e

n p

anta

lla

V multímetro


Recta ideal

Zona alinealV e

n p

anta

lla

V multímetro

Ensayos y resultadosPruebas de integración

Interfaz de usuario

Panel prueba de temporizadores Puerto N

Módulo Principal

Módulo de prueba de temporizadores

Interfaz de usuario

Panel prueba de drivers Puerto N

Módulo Principal

Módulo de prueba de drivers

Carga LED

Ensayos y resultadosPruebas de integración

Demostración

Conclusiones

Conclusiones

● Se desarrolló un prototipo que satisface los requerimientos

● El prototipo cumple con los objetivos

● Se aplicaron los conocimientos adquiridos en la CESE

Próximos pasos

● Desarrollo de un módulo adicional y software para prueba de sensores de movimiento PIR

● Módulo adicional y software para mediciones de potencia, factor de potencia y distorsión armónica en drivers

● Integración del banco de pruebas con una base de datos

¿Preguntas?

¡Muchas gracias!

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