Diseño de balizas con PIC para cuartel de Bomberos

[lukazz]

Hola gente, como andan? Les comento, estoy dandoles una mano a los Bomberos Voluntarios de Villa Ballester, con un par de problemas que tienen con sus balizas.
Las mismas, estan armadas por placas de Leds, 8 canales en total, y tenia un pequeño controlador con un PIC16F628A, el cual dejo de funcionar. La idea es que podamos sustituir los controladores, que a criterio nuestro esta muy mal armado, ya que no nos convence el estado de la placa. Puse manos a la obra, y tratando de leer de buscar info del PIC en cuestion, llegue hasta aca. Les comento que ademas el circuito se alimenta por 24v, que es la tension a la que trabajan los camiones. Con un 7812 bajo la tension a la mitad, y luego lo paso por un 7805, para que ambos trabajen mas relajados, y no exigir tanto al 7805. Hasta ahora routee todas las salidas del puerto B del PIC, hacia las salidas, por medio de transistores para lograr el corte.
Mi duda viene por la parte de alimentacion, ya que en la placa original, hay bastante componentes mas pero no logro llegar a reconocer para que son.
Ademas, estoy viendo la posibilidad de armar el grabador de PICS, y quisiera ver opiniones de ustedes para modelos recomendados del foro.
Dejo fotos a ver si pueden guiarme un poco

Cualquier sugerencia o critica es mas que bienvenida! Muchas gracias a todos

 

[juanma2468]

Pues en cuanto al regulador de tension LM7805 es innecesario que coloques uno antes para bajar la tension a 12V, si pones el 7805 directamente a los 24V te lo va a bajar a 5V y te puedo asegurar que no se va a quemar, en su hoja de datos especifica que la tension de entrada maxima es 35V y dado que el PIC no va a consumir demasiado para el proposito que lo vas a utilizar no va a haber inconvenientes. El diodo que pusiste a la entrada de la alimentación me parece una buena proteccion para evitar erratas en la conexion de la polaridad.
Tenes idea cuanto consume cada baliza? se que son de LEDs, pero estaria bueno saber cuanto consumen para ver que los transistores no esten sobre dimensionados o que se queden cortos.
Por otro lado te sugiero para abaratar costos ya que la aplicacion lo permite, en vez de utilizar un cristal para hacer funcionar al PIC, utiliza el RC interno que trae ya el micro incorporado, de esa manera el micro funcionara a 4MHz. Espero haberte dado una mano, cualquier cosa no dudes en consultar, saludos.

 

[lukazz]

Hola juanma. Opte por esa eleccion en el regulador de voltaje, por el hecho de que en la placa original que estaba colocada, el 7805 alcanzaba temperaturas elevadas, lo cual quiero evitar. Ademas en el diseño original, los transistores que estaban colocados eran BD139, los cuales me daban una corriente de 1.5a, y picos de 3a, y aunque los modulos consumian 1,2a, los mismos calentaban, asi que opte por colocar tips, seguramente tip29 por canal, los cuales a pesar de tener un valor de corriente casi identico, su encapsulado con partes de metal me da mas seguridad, ya que su valor de disipacion es un poquitito mayor. El oscilador interno tenia pensado utilizarlo, ya que de esta forma me estoy evitando un componente de mas. Mi duda la tengo sobre el tipo de conexion que lleva en la alimentacion el PIC, ya que en la placa que tenia se hace dificil poder diferenciar bien como esta hecho. Muchas gracias por tu ayuda!

 

[1024]

Hola, a la alimentación del pic colócale condensadores de desacoplo, y de ser posible un filtro pasivo paso bajas

 

[juanma2468]

Pues bien, no entiendo porque el 7805 calentaba, si el regulador lo unico que deberia alimentar es el pic y nada mas, el consumo de la parte de 5V deberia ser mucho menor a 100mA, ahora la parte de balizas que sería a 24V, esa si seria donde hay mayoy corriente, pero en teoria por el regulador no circularia tanta corriente, lo cual no tendria que calentar si quiera. Para alimentar el pic basta con mandar los +5V a la pata que dice Vdd (pata 14) y mandarle la masa del circuito a la pata Vss (pata 5) si no mal recuerdo eso son las patas, y trata de colocar 4 elementos mas, 3 de ellos entre +5V y masa y el otro en la parte de +24V y masa, que son. En la parte de +5V pon un capacitor cerámico de 100nF (104), un capacitor electrólitico de 10uFx16V (o superior en tensión) y un diodo 1N4148 polarizado en inversa, y en la parte de +24V pon otro diodo 1N4148 polarizado en inversa, estos diodos se utilizan mucho en circuitos que van puestos en vehiculos ya que su juntura NP presentan un cierto valor de capacidad muy chico, el cual hace las veces de un filtro para el ruido que mete la chispa del rotor que alimenta a las bujias. Si no te quedo clara mi explicacion o te quedaron dudas, avisame e intento subir un pequeño diagrama mas tarde. Saludos.

 

[lukazz]

Hola juanma. Por ahora tome las recomendaciones que me comentaste excepto el diodo polarizado en inversa en el sector de 24v. ya que los diodos mismos que componen la iluminacion van a estar haciendo ese trabajo.
El unico problema que se me ocurre ahora que voy a tener, es que las cargas a las salidas no van a ser iguales, ya que tengo modulos de leds que consumen 0.6a y otros de 1.2a, por lo tanto me joderia para calcular las resistencias de polarizacion de las bases de los transistores, no es asi?
Esta asi hasta ahora.

De nuevo muchas gracias por la ayuda!

 

[fernandoae]

Te recomiendo que uses mosfets en la etapa de salida y un disipador, aunque sea pequeño pero ponele
Los mosfets tienen una rdson muy baja, por lo tanto "calientan menos"... y el el gate (que seria el equivalente a la base de un transistor bipolar) no tenes consumo de corriente ya que se manejan por tension, esto significa que en el pic vas a tener 30mA como mucho de consumo... y no vas a necesitar 2 reguladores.

 

[fernandob]

que efecto hacen esas balizas ??

para requerir 8 salidas de un PIC ??

podrias contar ??

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esas Rb que son 8 son de 1 K asi que 5 mA en cada una maximo
siendo 8 serian 40 mA maximo bruto.
al regulador le caen 24 -5 = 19v * 40 mA = 0,7w
claro que no esta siempre todo al mango .

el resto de el circuito , no sabemos que hacen, no pusiste esas borneras para que son , asi que no sabemos. (esas 2 borneras dobles , que manejan ??? )
pero si, teoricamente yo en el lado de los T. de salida me iria a TIP pero darlington asi le bajo el consumo al pic.

sabes que salen practicamente lo mismo que un TIP comun ????

(el que hizo esas placas solo le critico la soldadura, no sabe lo que es el flux y encima estaba resfriado cunado las hizo.........o algun picaron le metio mano despues para repararlas )


aca tenes una datasheet de la empresa fernandob con pruebas de ese encapsulado (tipo tip31 )
pruebas certificadas iso 4033330A y NASA 2050

Pot. reg ……. Que pasa
1 w…………….calor pero soporta mi dedo
1,5w ………….pela
0,63…………..apenas caliente
1,5w…………..con disipador chico ok
2,54………….disipador tuto …….

ya de por si el bajar de 24v a 5v es un gran salto
aunque el usar 2 reguladores solo estas separando la potencia en 2 encapsulados.......no digo que este mal, solo digo que un cacho de aluminio hace lo mismo .

 

[lukazz]

Hola fernandoae. Lo de los mosfets podria ser una solucion. Cual recomiendas para un consumo en la salida de 1.5a maximo? Ademas, estos permiten a diferencia del transistor poder utilizar solo valor de resistencia para el gate, sin que influya en el consumo de su salida?

Fernandob: estas balizas tienen efecto aleatorio, son 8 modulos de led de 3x2leds , uno al lado del otro, que va realizando efectos de barrido hacia ambos lados, y despues va trabajando aleatoriamente, todo esto en un bucle, para que se vuelvan a ejecutar tras finalizarse.
Los valores de resistencia que estan puestos son lo que me puso el programa por defecto, falta calcularlo. Si un mosfet me sale lo mismo que un tip, voy por el mosfet. Las borneras que estan sobre la izquierda, son el polo positivo de cada una de las salidas, y las de la derecha, el polo negativo, que es el que esta conmutando el transistor

 

[fernandob]

Te recomiendo que uses mosfets en la etapa de salida y un disipador, aunque sea pequeño pero ponele
Los mosfets tienen una rdson muy baja, por lo tanto "calientan menos"... y el el gate (que seria el equivalente a la base de un transistor bipolar) no tenes consumo de corriente ya que se manejan por tension, esto significa que en el pic vas a tener 30mA como mucho de consumo... y no vas a necesitar 2 reguladores.

eso , disculpa , recien te leo ............como yo no uso mosfet puse darlington
pero la idea es la misma

 

[lukazz]

Bueno, por ahora la placa la tengo asi. De principio voy a probar con solo un regulador 7805, puenteando el espacio libre que queda para el regulador restante, y ver que tal se comporta. Queda para ver todavia el tema de los transistores. La sustitucion es directa? es decir, en vez de poner el transistor tip npn que tenia en mente, puedo poner un mosfet? ademas cambiaria el valor de Rb que tengo para el npn por un nuevo valor Rg, verdad? Despues mas alla de eso creo que el circuito ya estaria listo, no tiene mucha mas ciencia. Le añadi nomas un switch en la entrada 0 del puerto A, para al momento de la instalacion ver que los canales esten ordenados correctamente, programandole una secuencia de barrido que se ejecute solo cuando mantenga presionado el boton.

 

[fernandoae]

Lo de reemplazar directamente el tip por el mosfet no se... depende de lo que consigas y la disposicion de los pines...
Recomendarte no te puedo recomendar porque uno se tiene que adaptar a lo que consiga no a lo que necesita jeje. Pero cualquiera de 2A (para no estar al limite) te puede servir.

 

[lukazz]

Perfecto. Para empezar voy a ir por los transistores. Estoy con el calculo de Rb para la polarizacion.
Estoy utilizando la siguiente formula:
Resistencia de base = (voltios del integrado–voltios que deben llegar al transistor)/Amperios de corriente que lo debe circular por be

De esta forma me estaria dando (5v-1,3v)/0,0125a = 296ohm, que llevado a valor comercial, se acerca a 270 ohm. Es correcto mi calculo para Rb?

 

[fernandob]

fijate TIP ... pero darlington .....
sino, si aun no hiciste la placa, deja lugar para hacer darlington externos (eso si no te va lo de los mosfet) .

 

[juanma2468]

Fijate en tu ultimo diseño de la placa que hay una cosa para arreglar y otra te la digo como sugerencia. Lo que tendrias que agregar seria una resistencia de 10K en la pata PTA0 donde pusiste el switch, porque sino esta queda en el aire cuando no lo estas presionando y puede que por ruido te lo dispare constantemente, con la resistencia puesta en esta pata y a masa solucionas este problema.
Como sugerencia es que te puedes evitar el puente que pusiste a la salida del regulador si pasas el capacitor ceramico, el capacitor electrolitico y el switch hacia la izquierda y el porta fusibles hacia la derecha, pasando todas las pistas de los capacitores/switch por debajo del portafusible.
En cuanto a reemplazar los TIPs por MOSFETs es directo, mirando a los TIPs de frente las patas son BASE(1), COLECTOR(2) y EMISOR(3), y para los MOSFETs son GATE(1), DRAIN(2) y SOURCE(3), lo cual el reemplazo es directo, en cuanto a las resistencias para los TIPs pueden ser de 1K, este es un valor de la experiencia practica, y para los MOSFET podrian no llevar resistencia en el GATE, pero si queres ponele una resistencia, con una de 10 Ohms esta bien, este tambien es por experiencia practica, saludos.

 

[lukazz]

Como andan? muchas gracias por sus ayudas. tome en cuenta las modificaciones que me comentaste juanma, quedando de esta manera el circuito:

Ademas encontre un modelo de transistor para poner en practica de un principio, viendo de esta forma si es necesario un MOSFET o no. El transistor que encontre es el TIP110, que contiene un par darlington dentro, supongo que de esta forma deberia funcionar perfectamente en mi circuito

 

[fernandoae]

@juanma2468 tiene razón, la resistencia de pull-up o pull-down es INDISPENSABLE. Y la resistencia del gate es altamente recomendable ya que por ahi el pico de consumo por mas corto que sea te puede llegar a resetear el pic...

 

[lukazz]

Perfecto. esta correctamente colocada? Por ahora, en principio voy a usar transistor con darlington adentro, mas especificamente el tip110. Igual cuando vaya a comprar las cosas mañana, voy a preguntar si hay mucha diferencia de precio con un mosfet, y si no es asi, voy a ir por el mosfet. Mas alla en terminos generales lo ven correcto al diseño?

 

[fernandoae]

que cosa? la resistencia del botón? no la veo pero con una resistencia de 4,7K entre positivo y el pulsador anda de diez.

 

[juanma2468]

Lukazz, me parece bien tu eleccion del TIP110, todo tendria que andar de maravillas. En cuanto a los costos de un TIP y un MOSFET, calculo que debe ser un poco mas caro, pero no mucho mas, un MOSFET, creo que para lo que tu requieres hacer, con un TIP110 no vas a tener problemas. Saludos.



La resistencia que aparece en la placa es de 100 Ohms, pero como dijo mas arriba fernandoae, con 4K7 o mayor valor va a andar de igual forma.