Desarrollo del hardware

Procedimiento: Construcción del circuito

Problema: Ingreso de datos por el puerto paralelo
Lo primero que se debía realizar era el ingreso de datos por el puerto paralelo. Primero que todo se debió identificar los pines del puerto paralelo que ingresan datos, llegando a la conclusión que serían los correspondientes a los bits de estado de la impresora: del pin 10 al 13 (reconocedor, ocupado, papel fuera y seleccionar respectivamente).

Una vez identificados estos pines, basándose en un esquema del conector paralelo, se abordó el siguiente problema: cómo hacer que se ingresen los datos por esos pines. A través de investigación bibliográfica (Ver Bibliografía) se concluyó que la dirección por la que debían ingresarse los datos era la 379h.

Una vez resuelto esto, se implementó el programa (Ver Desarrollo del software) que recibe datos generando números conectando los cuatro cables correspondientes a los 4 bits de estado del puerto paralelo a tierra (0 lógico) o a Vcc (1 lógico), según el número que se desea formar.

Problema: Implementación del Circuito Integrado Contador
El siguiente paso fue implementar el circuito integrado contador. El circuito integrado utilizado fue el contador LS190 que es un contador síncrono de tecnología TTL. Como se necesita contar de 0 a 15, y este contador va de 0 a 9, se modificó el programa para lograr este objetivo (Ver los comentarios de la sección Principal del programa controlador, en Desarrollo del Software: Código fuente)

Problema: Indicar el aumento de nivel del agua a través del contador
Para lograr este objetivo se colocó un sensor de mouse serial sobre el estanque, así al verse interrumpida la señal de su foto-sensor por el medidor de nivel puesto dentro del estanque, el sensor mandaría una señal al pin 3 del multivibrador monoestable y de ahí (a través del condensador y la resistencia) al circuito contador. Así, este circuito integrado contaría cada vez que le llegara un pulso proveniente del foto-sensor, indicando un aumento en el nivel del agua. Sin embargo, como los pulsos enviados por este sensor son una señal muy baja, se debió utilizar el condensador de 1000 µf nombrado más arriba.

Problema: Normar la emisión de pulsos hasta el contador
Como se dijo anteriormente, los pulsos enviados por el sensor del mouse eran numerosos y muy débiles, por lo que el circuito contador integrado no respondía como se deseaba. Para solucionar esto se implementó un multivibrador monoestable.

Estos dispositivos poseen la facultad de generar un solo pulso, con una duración definida por componentes externos (en este caso, el condensador y una resistencia). La idea era que la señal “excesiva” enviada por el sensor llegara al multivibrador monoestable, y de éste al pin de clock del contador. El circuito integrado utilizado fue el multivibrador monoestable 74LS122.

Problema: Control del llenado
Una vez solucionados los problemas anteriores se debió realizar la parte del circuito que controlaría la bomba de agua que se utilizaría para llenar el estanque.

Cuando dicha bomba se activa (es decir, se le da el voltaje necesario para funcionar) comienza a bombear el agua desde el recipiente contenedor al estanque. Para lograr esto, el circuito le envía pulsos de 5V hasta que el sensor indique que en el estanque ya se encuentra la cantidad deseada de agua, en cuyo caso la señal se interrumpe y cesa el flujo de agua.

Con este fin, se utilizó un transistor amplificador P2N2222A de 5V. Dicho transistor posee 3 pines: colector, base y emisor. Al pin colector se le envían 5V, los que pasan a la bomba para activarla a través del pin emisor. Esto se controla por medio del pin base, que recibe información desde el pin 2 del cable paralelo: 5V cuando se desea activar la bomba. Sin embargo, el transistor efectua resistencia por lo cual en vez de dejar pasar 5V, sólo permitía el paso de 3,7V (insuficientes para activar el paso del agua mediante la bomba).

Problema: Implementación de la bomba de agua
En teoría, al mandar Vcc (1 lógico) al pin base del transistor, este funcionaría como swich y enviaría un pulso de 5V para encender la bomba. Sin embargo, en la práctica el voltaje enviado por el transistor era de 3,7V: insuficiente para activar el motor de la bomba.
A fin de solucionar este problema, se implementó un amplificador de 5V. En teoría, éste recibe una cantidad de voltaje y lo amplifica hasta 5V, manteniendo un nivel estable. Sin embargo, fue imposible solucionar este problema.

Problema: Medición del nivel del agua
Se debe atender el cómo medir el nivel del agua. Para esto se confeccionó un flotador de madera de balsa y un medidor. Dicho flotador, que se ubica dentro del estanque, sube y baja junto al nivel del agua. Sujeto sobre el flotador, se instaló un medidor vertical de madera con 10 barritas horizontales de plástico (ver). Así, cada vez que sube el nivel del agua, el flotador y el medidor también. En la parte superior del estanque se ubicó una tapa y sobre ella el sensor de mouse.

Así, cada vez que una barrita plástica del medidor pasa por el sensor del mouse, interrumpe la señal enviada por el foto-emisor al foto-receptor, indicando un aumento del nivel del agua de 100cc.

Esa señal llega al multivibrador monoestable: este dispositivo cumple la función de recibir la señal y enviar otra de un ancho definido por la resistencia y el condensador conectados a un costado del monoestable. Luego, el multivibrador monoestable envía una salida “Q”, que es recibida por el pin de clock del contador, que va contando en binario.

Los cuatro leds de la figura marcan cada uno de los cuatro bit de salida del contador. Esos cuatro bits son enviados por el paralelo a través de los bits de estado de la impresora por la dirección 379h, que es la que corresponde a los bits de estado (ver).

El circuito resultante es el siguiente: Circuito

 

 

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