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Parqueadero inteligente


Lizarazo B. Camilocamiloa.lizarazob@ecci.edu.coUniversidad Escuela Colombiana de Carrearas IndustrialesBogotá D.C. – Colombia

RESUMEN: Este documento presenta el funcionamiento del prototipo de un parqueadero inteligente con interfaz gráfica, controlándolo con la tarjeta de desarrollo Basys 2, utilizando el lenguaje de descripción de hardware VHDL. Se presentará el diseño, montaje y funcionamiento de un parqueadero automático el cual tendrá una representación gráfica en un monitor VGA para simular la posición de los vehículos y la disponibilidad del parqueadero; bloqueando el acceso si ya no hay espacio para otro cliente.

INDICE DE TERMINOS: VHDL, Maquina de estados, Puente H, FPGA, interfaz.

I.    INTRODUCTION

Uno de los problemas más comunes en lugares muy poblados, con mucho tráfico vehicular, es encontrar espacio para poder estacionar su automotor de manera eficiente. Se hace indispensable buscar sistemas que puedan indicar la capacidad actual con la que disponen en tiempo real, los diferentes sitios especializados para parquear y no depender de una persona que deba dar acceso o no. A demás de esto, en el momento que el vehículo ingresa, indicar los lugares disponibles para optimizar el tiempo que tarda buscar un lugar libre, es un valor agregado al proyecto ayudándonos con monitores en los cuales podamos ver en tiempo real los lugares libres.

La implementación del proyecto, optimizará los tiempos de parqueo y reducirá gastos de personal logrando el propósito por el cual fue diseñado, generando un aprovechamiento del tiempo de cada individuo, incrementando su disponibilidad para realizar sus demás actividades.

II.    diseño del proyecto

  1. Máquina de estados

Para el diseño del proyecto inicialmente debemos elaborar la máquina de estados que gobernará el comportamiento de cada uno de los diferentes sensores y actuadores presentes en el prototipo. Teniendo en cuenta que los sensores serán las entradas y los actuadores como los motores, para describir los estados.

Los diferentes estados son:

  • E0 – Estado inicial. Ningún motor encendido.
  • E1 – Motor 1 abre.
  • E2 – Motor 1 cierra.
  • E3 – Motor 2 abre.
  • E4 – Motor 2 cierra.
ESTADOSMOTOR 1 (Entrada)MOTOR 2 (Salida)
     
E00000
E11000
E20100
E30010
E40001

Tabla 1: Estados motores

Tabla 2: Tabla transición de estados

ESTADODCBAEC. ENTRADAESTADO*D*C*B*A*
E000000001E11000
E000000100E30010
E110000010E20100
E300101000E40001

Ilustración 1: Diagrama de estados

  1. Descripción de los componentes electrónicos escogidos

Tarjeta Basys 2: Es una tarjeta de desarrollo que incluye un integrado FPGA el cual se puede programar con ayuda del lenguaje de descripción de hardware VHDL. Es necesario conocer la sintaxis de este lenguaje de descripción ya que es un lenguaje basado en texto.  La placa Basys2 es una plataforma de diseño e implementación de circuitos que cualquier persona puede usar para adquirir experiencia en la construcción de circuitos digitales reales. Basada en una matriz de compuerta programable de campo Spartan-3E de Xilinx y un controlador USB Atmel AT90USB2, la placa Basys2 proporciona hardware completo, listo para usar, adecuado para circuitos de alojamiento que van desde dispositivos lógicos básicos hasta controladores complejos. Se incluye una gran colección de dispositivos de E / S incorporados y todos los circuitos de soporte FPGA requeridos, por lo que se pueden crear innumerables diseños sin la necesidad de ningún otro componente como actuadores, de aquí en adelante se inicia la fase de

implementación).

Ilustración 2: Tarjeta Basys 2

 Puente H:

Ilustración 3: Puente h

Por otro lado, para controlar la dirección de rotación, solo tenemos que invertir la dirección del flujo de corriente a través del motor, y el método más común para hacerlo es mediante un puente en H. Un circuito H-Bridge contiene cuatro elementos de conmutación, transistores o MOSFET, con el motor en el centro formando una configuración de tipo H. Al activar dos interruptores particulares al mismo tiempo, podemos cambiar la dirección del flujo de corriente, y así cambiar la dirección de rotación del motor.

Entonces, si combinamos estos dos métodos, el PWM y el H-Bridge, podemos tener un control completo sobre el motor de CC. Hay muchos controladores de motor de CC que tienen estas características y el L298N es uno de ellos.

MOTOR DC:

El motor eléctrico es una máquina que se encargan de convertir la energía eléctrica en energía mecánica a través de la acción de los campos magnéticos producidos por sus bobinas.

Los motores de corriente directa tienen varias diferencias ya que son construidos de diferente manera comparados con los de corriente alterna. Una de las principales diferencias es que pueden funcionar a la inversa, es decir no solamente pueden ser utilizados para transformar energía eléctrica en mecánica. También pueden funcionar como generadores de electricidad. Esto sucede porque tienen la misma construcción física que los generadores.

Los motores de corriente continua tienen un par de arranque alto comparado con los de corriente alterna, También son más fáciles de controlar la velocidad, por tal motivo son eficaces en aplicaciones donde se requiera un control de velocidad. Son usados para ascensores, trenes, tranvías, automóviles eléctricos y todas aquellas aplicaciones en las que se requiere un control de velocidad constante.

PAR OPTICO DIODO EMISOR RECEPTOR:

Ilustración 4: Diagrama funcionamiento par E-R

Normalmente se emplean dos tipos diferentes de sensores ópticos en los microbots, uno es el CNY70 que es un sensor óptico infrarrojo de reflexión, es decir, el sensor está compuesto por un emisor y un receptor encapsulados en un solo componente, ambos están alineados de manera que el receptor pueda recibir el reflejo del emisor al chocar en una superficie.

El diodo emisor consta de dos terminales, el ánodo (A) y el cátodo (K), el receptor tiene la capacidad de conducir un flujo de corriente entre su emisor (E) y el colector(C), la cantidad de corriente que puede fluir por él es proporcional a la cantidad de luz que incide, la superficie a la que apunta el sensor debe estar dentro de un margen de 3 y 5 mm máximo para obtener una lectura constante y que pueda ser interpretada de manera correcta por el microcontrolador.

III.    IMPLEMENTACIÓN PROTOTIPO

Ilustración 5: Implementación prototipo

Finalmente, después de tener un diseño elaborado, se procede a hacer la respectiva implementación de nuestro parqueadero automatizado teniendo en cuenta la correcta posición de los sensores y actuadores teniendo como resultado el montaje mostrado en la ilustración 4.

IV.    CONCLUSIONES

  • Podemos notar lo útiles que llegan a ser las tarjetas que contengan FPGA’s para hacer proyectos de desarrollo digital, se pueden hacer proyectos pequeños como este prototipo o proyectos en los que se utilice por completo todas las compuertas NAND de la tarjeta.
  • Es importante tener en cuenta que está es una tarjeta de control, es decir que se debe hacer el montaje respectivo para desacoplar la tierra de la tarjeta con la tierra de la fuente que mueve los motores o actuadores, tanto por protección de la misma como por insuficiencia de potencia para soportar la carga de estos.
  • La implementación proyectos con lógica digital, no abre una visión mayor de las inumerables soluciones posibles a los problemas cotidianos.

V.    REFERENCIAS

[1] Henley Court Pullman, FPGA Board Reference Manual, https://reference.digilentinc.com/_media/reference/programmable-logic/basys-2/basys2_rm.pdf

[2] Turmero Pablo, Máquinas de estados finita, https://www.monografias.com/docs114/maquinas-estado/maquinas-estado.shtml

VI.    AUTORES

  1. Andrés Lizarazo Bahamón, Nacido en Bogotá el 11 de Octubre de 1987, estudiante de noveno semestre de ingeniería electrónica de la Universidad ECCI, A nivel profesional culminó sus estudios de Tecnólogo en telecomunicaciones, se desempeña como desarrollador de software en su compañía Dipzo Co.
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