UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA EN MECATRÓNICA
“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA MÁQUINA
CONTADORA DE LÁMINAS EDUCATIVAS, PARA SU
IMPLEMENTACIÓN EN LAS ÁREAS DE ALMACÉN Y
BODEGA DE LA EMPRESA SOLARTE”
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN
MECATRÓNICA
AUTOR: CHRISTIAN ANDRÉS PACHECO ESCOBAR
DIRECTOR: ING. LUIS HIDALGO
Quito, 2014
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2014 Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN
Yo CHRISTIAN ANDRÉS PACHECO ESCOBAR, declaro que el trabajo
aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para
ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias
bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de
Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional
vigente.
______________________________
Christian Andrés Pacheco Escobar
C.I. 171715856-0
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Diseño y construcción
de una máquina contadora de láminas educativas, para su
implementación en las áreas de almacén y bodega de la empresa
Solarte”, que, para aspirar al título de Ingeniero en Mecatrónica fue
desarrollado por Christian Andrés Pacheco Escobar, bajo mi dirección y
supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las
condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos
18 y 25.
________________________
Ing. Luis Hidalgo
DIRECTOR DEL TRABAJO
C.I. 170772143-5
DEDICATORIA
Quiero dedicar el presente trabajo en primer lugar a Dios, el dueño de mi
vida y quien por intermedio de mis padres me ha regalado el estudio y me ha
permitido cursar y terminar una carrera, siendo en todo momento mi
fortaleza, mi guía y mi esperanza, ayudándome a sobreponerme de
momentos difíciles y vencer los obstáculos que se han presentado a lo largo
de mi vida y de todo este tiempo de estudios.
Quiero dedicar también este trabajo con mucho amor a mis padres Luis
Aníbal Pacheco y Cecilia Escobar, a mi hermana Viviana Pacheco, mi
hermosa familia quienes son mi apoyo, mi guía y mi ejemplo a seguir, su
ayuda, enseñanzas y aliento fueron y son de vital importancia en mi vida.
Dedico este trabajo también a la señorita Liliana Alvarado, mi gran amor,
quien en todo momento me ha dado su ayuda y apoyo incondicional, se ha
convertido en mi compañera ideal, es una gran bendición en mi vida pues la
ha llenado de amor y felicidad.
AGRADECIMIENTO
Agradezco infinitamente por medio de este trabajo a mi Dios, quien ha
bendecido mi vida en gran manera, permitiéndome haber tenido la
oportunidad de estudiar, de empezar y terminar una carrera siempre siendo
mi ayudador, mi guía, ensenándome a esforzarme y luchar por mis sueños,
a él le debo todo. Gracias por las muestras de su gran amor.
Doy gracias de todo corazón a mis queridos padres y a mi querida hermana
quienes siempre fueron mi ayuda, me brindaron su apoyo incondicional,
fueron mi ayuda me fortalecieron y animaron en momentos de debilidad y
desanimo, me levantaron cuando me caí y me enseñaron a ser una persona
de bien
Les amo, gracias por creer en mí, aun cuando ni yo mismo creía en mi.
Agradezco a mis maestros, quienes me impartieron sus conocimientos y
fueron una gran guía a lo largo de este tiempo de estudios, en especial al
Ing. Luis Hidalgo por su ayuda para la realización de este trabajo, siendo
para mí un ejemplo de un buen profesional.
Agradezco al Sr. Fernando Escobar y a todo el personal de la empresa
Solarte, donde aprendí el valor del compañerismo, de la amistad pero más
importante el valor del trabajo.
Finalmente doy gracias a mis amigos, compañeros y demás seres queridos,
quienes han compartido conmigo y han estado presentes en mis alegrías y
tristezas y me han brindado su amistad, apoyo y cariño sincero y que de una
manera u otra contribuyeron en mi formación tanto personal como
profesional, así como por toda la colaboración recibida para la consecución
de este trabajo y de este título.
A todos ustedes muchas gracias, que Dios los bendiga en gran manera.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN ix
ABSTRACT x
1. INTRODUCCIÓN 1
2. MARCO TEÓRICO 5
2.1 CARACTERIZACIÓN DE LA EMPRESA EN DONDE SE
DESAROLLA EL PROYECTO 5
2.1.1 EMPRESA SOLARTE 5
2.1.1.1 Datos Generales 5
2.1.1.2 Actividad Económica 6
2.1.1.3 Proceso Productivo 8 2.2 LÁMINAS EDUCATIVAS 15
2.3 DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS 16
2.3.1 PROCESO DE DISEÑO 16
2.3.1.1 Integración de los Elementos de una
Máquina en un Diseño Mecánico – Electrónico 17
2.3.1.2 Factores Importantes para el Diseño 17
2.3.2 MECANISMO 18
2.4 IMPRESORA 19
2.4.1 PRINCIPALES TIPOS DE IMPRESORAS 19
2.4.1.1 Impresora Matricial 19
2.4.1.2 Componentes Externos Principales de una
Impresora Matricial 20
2.4.1.3 Componentes Internos Principales de una
Impresora Matricial 21
2.5 COMPONENTES ADICIONALES 23
2.5.1 COMPONENTES MECÁNICOS, ELÉCTRICOS Y
ELECTRÓNICOS 23
2.5.1.1 Circuitos Electrónicos 23
ii
2.5.1.2 Motores Eléctricos 24
2.5.1.3 Servomotores 26
2.5.1.4 Variador de Frecuencia 27
2.5.1.5 Teclado Matricial 28
2.5.1.6 Fuente de Voltaje 29
2.5.1.7 Pantalla LCD 30
2.5.1.8 Sensores 31
2.5.1.9 Microcontroladores 31
2.5.2 PROGRAMACIÓN Y SIMULACIÓN 32
2.5.2.1 Programación en Arduino 33
2.5.2.2 Simulación en el programa Isis Proteus 34
2.5.2.3 Acople Antibacklash 35
3. METODOLOGÍA 37
3.1 MÉTODOS DE LA INVESTIGACIÓN 37
3.1.1 METODOLOGÍA MECATRÓNICA 37
3.1.1.1 Requerimientos y especificaciones del sistema 39
3.1.1.2 Diseño 39
3.1.1.3 Implementación 39
3.1.1.4 Pruebas del Prototipo 40
3.2 PROCESO DE REDISEÑO Y PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 41
3.2.1 SELECCIÓN DE LA IMPRESORA 41
3.2.2 REVISIÓN DE LOS COMPONENTES A SER
APROVECHADOS DE LA IMPRESORA 42
3.2.3 REDISEÑOS DE LA IMPRESORA Y PRUEBAS
DE FUNCIONAMIENTO 44
3.2.3.1 Primera etapa de rediseño y Pruebas
de funcionamiento 45
3.2.3.2 Segunda etapa de rediseño y pruebas
de funcionamiento 53
3.2.3.3 Tercera etapa de rediseño y pruebas
de funcionamiento 63
iii
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 71
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESS 77
5.1 CONCLUSIONES 77
5.2 RECOMENDACIONES 79
GLOSARIO 81
SIMBOLOGÍA 84
BIBLIOGRAFÍA 85
ANEXOS 88
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Fotografía del Catálogo de Productos de Solarte 8
Figura 2. Fotografía de Láminas Educativas refiladas listas
para su conteo 9
Figura 3. Fotografía de Láminas enfundadas y ordenadas en Perchas 10
Figura 4. Fotografía del Personal de Solarte realizando el conteo
manual de láminas 14
Figura 5. Fotografía de una Lámina Educativa 15
Figura 6. Componentes externos de una impresora matricial 20
Figura 7. Componentes internos de una impresora matricial 21
Figura 8. Componentes internos de una impresora 22
Figura 9. Motores internos de una impresora matricial 22
Figura 10. Fotografía de un Motor de corriente contínua 25
Figura 11. Servomotor 26
Figura 12. Variador de Frecuencia 27
Figura 13. Teclado Matricial 28
Figura 14. Esquema de un teclado matricial 4x4 29
v
Figura 15. Fotografía de una Fuente de Voltaje 29
Figura 16. Pantalla de Cristal Líquido 2x16 30
Figura 17. Microcontrolador 31
Figura 18. Placa Arduino 33
Figura 19. Programa Isis Proteus 34
Figura 20. Acople Antibacklash 35
Figura 21. Base de madera realizada para toda la estructura 46
Figura 22. Fotografía del motor original con el Acople para el nuevo
motor 48
Figura 23. Fotografía de los 2 motores unidos por el acople 48
Figura 24. Fotografía del Motor AC conectado a un Variador de Voltaje 50
Figura 25. Fotografía del Circuito de regulación de velocidad del
motor AC 51
Figura 26. Fotografía de la Simulación del Circuito de regulación de
velocidad del Motor AC en Isis Proteus 52
Figura 27. Fotografía del Motor DC seleccionado de 24 voltios 54
Figura 28. Fotografía del Motor DC en su base y acople al motor
original 55
Figura 29. Fotografía del Servomotor utilizado para accionar el
mecanismo de la bandeja 56
vi
Figura 30. Fotografía del Servomotor apoyado en la base de
plástico 58
Figura 31. Fotografía del Servomotor accionando la bandeja de
entrada 58
Figura 32. Fotografía de la Simulación del Circuito de Control en Isis
Proteus 59
Figura 33. Fotografía de la Fuente de Voltaje DC Altek 61
Figura 34. Fotografía de la Fuente de Voltaje DC formando parte
de la estructura 62
Figura 35. Fotografía de Todos los componentes conectados en
la 2da etapa de Rediseño 62
Figura 36. Fotografía de la Máquina con su cubierta 64
Figura 37. Fotografía de la prolongación de la base 65
Figura 38. Fotografía de la base extendida 65
Figura 39. Fotografía de las láminas enfundadas en grupos de 5 67
Figura 40. Fotografía de las láminas enfundadas en las perchas de
almacén del nuevo local 67
Figura 41. Diagrama de Flujo de la parte de control de la máquina 69
vii
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Reducción de tiempo lograda por la máquina en la primera
prueba 71
Tabla 2. Reducción de tiempo lograda por la máquina en la segunda
prueba 72
Tabla 3. Reducción de tiempo lograda por la máquina en la tercera
Prueba 73
Tabla 4. Costos de los componentes de la máquina 74
viii
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
Anexo 1. RUC de la empresa Solarte 88
Anexo 2. Fotografía del Departamento de Bodega de Solarte 90
Anexo 3. Fotografía del Departamento de Almacén de Solarte 91
Anexo 4. Fotografía de Láminas Educativas de Solarte 92
Anexo 5. Fotografía de Temas de Láminas Educativas de Solarte 93
Anexo 6. Hoja de Pedido de productos de Solarte 94
Anexo 7. Fotografías de los Departamentos de Solarte (Nuevo Local) 96
Anexo 8. Fotografías de la Máquina Contadora de Láminas Educativas 98
ix
RESUMEN
La manipulación del papel en grandes cantidades ha constituido una labor
difícil de realizar, sobre todo si de contabilizarlas se trata, con este proyecto
se automatizó esta tarea para que la misma sea realizada por una máquina
que presente eficiencia, rapidez y un margen de error mucho menor al que
se presenta con el conteo manual, se construyó una máquina
exclusivamente para aplicarla dentro de una empresa que presenta este tipo
de problema, para su realización se partió de un mecanismo ya creado como
es el de una impresora matricial, aprovechando su diseño, funcionamiento y
a algunas de sus piezas. Esta impresora fue modificada y complementada
con otros mecanismos y elementos tales como un nuevo motor, fuentes de
voltaje, teclado matricial, pantalla lcd, componentes y circuitos electrónicos
entre otros, los cuales se implementaron con el fin de mejorar la velocidad
de conteo, funcionamiento, modo de conteo, selección de la cantidad a
contar, visualización del resultado y protección de los circuitos. Además la
utilización de softwares garantizaron que el sistema funcionara
correctamente, permitiendo ser modificado o cambiado cuando fue
necesario. Con todo esto, se logró diseñar una máquina que permite
seleccionar un modo de conteo, ingresando los datos por medio de un
teclado matricial, para luego colocar las hojas a ser contadas sobre un
dispensador ubicado a la misma altura y cerca del rodillo de la impresora, el
mismo que en funcionamiento gira continuamente y que ayudado por un
mecanismo auxiliar constituido por un servomotor y una palanca absorbe y
traslada las hojas una por una a otro dispensador por sobre encima del
anterior, siendo contabilizadas por un sensor en este paso para finalmente
mostrar el resultado en números hacia una pantalla tipo LCD. Con la
implementación de la máquina se consiguió reducir el tiempo de conteo en
un rango de entre 2 y 80 segundos menos comparándolo con el método
manual, además generó valores agregados tales como protección y
descanso al operario de la misma.
x
ABSTRACT
The manipulation of of the paper in big quantities it has constituted a work
difficult to carry out, mainly if of counting it is, with this project was
automatized this task so that the same one is carried out by a machine that
presents efficiency, speed and a margin of much smaller error to which is
presented with the manual count, a machine was built exclusively to apply it
inside a company that presents this problem type, for this realization it’s
already left of a mechanism created as it is that of a dot matrix printer, taking
advantage of their design, operation and to some of their pieces, also this
was modified and already supplemented with other mechanisms and
elements as a new motor, voltage sources, matrix keyboard, screen lcd,
components and electronic circuits among other, which were implemented
with the purpose of improving the count speed, operation, count way,
selection of the quantity to count, visualization of the result and protection of
the circuits. Also the use of softwares that allowed to program and to
simulate the operation of the machine guaranteed that the system worked
correctly, allowing to be as amended or change when it was necessary. With
all this, a machine was designed that allows to select a count way entering
the data by means of a matrix keyboard, it stops then to place the leaves to
be counted on a dispenser located to the same height and near the roller of
the printer, the same one that rotates continually in operation and that helped
by an auxiliary mechanism constituted by a servo-motor and a lever absorbs
and it transfers the leaves one for one to another dispenser for envelope
above the previous one, being counted by a sensor in this step for finally to
show the result in numbers toward a screen type LCD. With the
implementation of the machine was possible mainly to reduce the time of
count in a range of between 2 and 80 seconds less, also generated such
added values as protection and rest to the operative of the same one.
1. INTRODUCCIÓN
1
La empresa Solarte ubicada en la ciudad de Quito - Ecuador, se dedica al
diseño, producción, venta y distribución de láminas educativas, así como de
otros productos de tipo didáctico afines a estas.
El proceso de fabricación de este producto comienza en el departamento o
área de diseño donde se diagrama y realiza los gráficos, se investiga y
redacta los textos y demás detalles que constituyen una lámina educativa del
título o tema que se esté desarrollando.
Posteriormente, a esta información se le asigna un formato, el mismo que es
plasmado en una plantilla o placa de tipo metálico que se entrega al
departamento o área de producción para realizar la impresión de dicha
lámina en grandes cantidades de papel, las cuales ya impresas pasan por un
proceso de corte o guillotinado y adoptan un tamaño final que por lo general
es de 22 cm de ancho por 32 cm de largo.
Finalmente todas las láminas impresas son trasladadas al departamento o
área de bodega para su conteo, revisión y ordenamiento en las perchas y
posterior despacho tanto a los clientes que compran el producto
directamente a bodega, como también los que lo hacen al almacén. Este
último expone y vende el producto al público en general, los cuales lo toman
de las perchas para que el personal de este departamento realice el conteo
de forma manual del mismo, para su posterior totalización y cobro.
Cabe recalcar que la empresa Solarte no solo realiza la distribución de su
producto a nivel nacional, sino que realiza exportaciones a la ciudad de
Panamá donde posee una sucursal, por lo que es de suma importancia que
el producto registre cantidades exactas, ya que de no ser así podrían
generarse problemas en el pesaje de la carga, lo que constituye un gasto
extra a la empresa.
2
Solarte registra problemas con el conteo y ordenamiento de sus productos,
en especial con las láminas educativas, tanto en el área de almacén como
en el área de bodega, donde se busca automatizar este proceso por medio
de una máquina que dé solución de manera rápida y efectiva.
En la realización de todo este proceso se registran los siguientes problemas:
Errores en el conteo manual de las láminas educativas y productos
afines realizados en papel.
Demora en la elaboración de los pedidos solicitados por los clientes
en el área de bodega, esto debido al tiempo y complejidad que
conlleva contar las cantidades pedidas y cuadrar el mismo con la
cantidad total solicitada.
La atención al cliente no es eficiente dentro del área de almacén en
cuanto al tiempo de despacho del producto, esto debido a que se
debe contar las láminas tomadas en ese momento, lo que resulta una
labor demorosa, tediosa y muy proclive a errores, lo que genera
aglomeración de clientes en espera por ser atendidos y posteriores
reclamos por inexactitud en la cantidad cobrada.
Imposibilidad de registrar y llevar una contabilidad real del número
exacto de láminas en existencia dentro de los departamentos de
almacén y bodega de la empresa.
Disconformidad del cliente ya que este en muchas ocasiones recibe
una cantidad diferente a lo solicitado, lo cual genera molestias y
pérdidas económicas para la empresa
Es importante destacar que en la actualidad dentro del país no se registra la
existencia de una máquina que brinde solución a estos tipos de problemas.
Se conoce que existen máquinas contadoras en Estados Unidos y en
algunos países europeos, pero el gasto que representa adquirir y trasladar
una máquina de este tipo es muy elevado oscilando entre los USD 10000 y
15000, además que estas máquinas son excesivamente grandes, pesadas,
3
pero principalmente no están diseñadas para contar el tamaño de hoja
especifico que aquí se expone y se busca solucionar, sino tamaños mayores
como son los conocidos pliegos de hojas.
Con dichos antecedentes se busca solucionar esta problemática mediante la
creación de una máquina que realice la tarea de conteo, evitando los errores
antes mencionados y que esta sea económicamente accesible. Para lo cual
se ha planteado la siguiente hipótesis:
La realización e implementación de la máquina contadora de láminas
educativas constituirá una herramienta de ayuda que brinde rapidez y
exactitud en el conteo de dicho producto, facilitando su organización y
despacho en las áreas de almacén y bodega de la empresa Solarte
OBJETIVO GENERAL
Diseñar y construir una máquina contadora de láminas a partir de una
impresora de tipo matricial en desuso, que cumpla con los requerimientos de
la empresa Solarte.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Modificar una impresora matricial, usando los sistemas mecánicos y
electrónicos de la misma para su nueva aplicación.
Diseñar y construir los mecanismos y circuitos eléctricos necesarios
para la máquina contadora.
Añadir elementos mecánicos electrónicos que sean de utilidad para la
construcción de la máquina
Implementar la máquina en las áreas de destino.
4
El alcance que persigue el desarrollo de este proyecto es el de modificar una
impresora matricial en desuso con la finalidad de darle una nueva aplicación
como la de contadora de láminas, reutilizando algunos de los componentes
mecánicos y electrónicos que esta posee así como de su estructura en sí,
añadiendo elementos o bien diseñando y construyendo nuevos mecanismos
y circuitos electrónicos necesarios para que trabajando en conjunto cumplan
con la función indicada para finalmente con la implementación de esta
máquina contadora de láminas educativas, se consiga automatizar el
proceso de conteo de las mismas, todo con el fin de evitar los errores que se
producen en el conteo manual, además de reducir el tiempo de esta
actividad, logrando una eficiencia en el momento de registrar y organizar las
láminas en las perchas para poder realizar los pedidos de este producto
solicitados por los clientes mayoristas con exactitud y en el menor tiempo
posible en el área de bodega, así como de facilitar la realización de las
ventas de las mismas, brindando una atención rápida y eficaz a los clientes
minoristas en el área de almacén de la empresa Solarte, ubicada en la
ciudad de Quito - Ecuador, posteriormente y en base a los resultados aquí
obtenidos se analizará la posibilidad de llevar la máquina o una réplica a la
sucursal que esta empresa tiene en la ciudad de Panamá, donde se
registran problemas similares a los aquí mencionados, pues con la
instauración de la misma el trabajador u operario se verá beneficiado
ahorrando tiempo y energía al realizar esta labor, evitando el tedio y el
cansancio de realizar una tarea repetitiva que con el paso del tiempo es muy
proclive a errores.
Además se busca presentar una máquina relativamente accesible
económicamente que ponga fin a esta problemática.
.
2. MARCO TEÓRICO
5
Dentro del presente trabajo es importante comenzar por definir el estado
actual de la empresa donde se realiza este proyecto, así como de conocer
su actividad económica, su proceso productivo y a su elemento principal que
es el que presenta la problemática a solucionar, en este caso específico lo
son las láminas educativas y es por las cuales se construye la máquina en
cuestión.
Posteriormente es necesario revisar principios de diseño de elementos de
máquinas, así como de componentes mecánicos y electrónicos, los cuales
constituyen parte esencial de la máquina.
2.1 CARACTERIZACIÓN DE LA EMPRESA EN DONDE SE
DESAROLLA EL PROYECTO
2.1.1 EMPRESA SOLARTE
2.1.1.1 Datos Generales
Durante la realización de este proyecto la empresa Solarte experimentó un
cambio de sus instalaciones físicas, esto con el fin de mejorar su proceso
productivo y que la comunicación entre los distintos departamentos sea más
rápida y eficaz.
Este cambio resulta significativo pues con él conlleva nuevas políticas de
venta y de organización de sus productos los cuales aportan para que se
resalte aún más la realización de la máquina
Razón por la cual se detalla a continuación los datos generales tanto en el
momento en que se inicia con el proyecto como en el momento en que se
finaliza con el mismo
6
Datos Generales en el momento que se inicia con el Proyecto
Razón Social: SOLARTE.
RUC: 1708335185001 (Ver Anexo No.1)
Representante Legal: Sr. Cristóbal Escobar.
Ubicación: Calle Manuel Larrea N15-20 y Riofrío
(Santa Prisca). Quito, Ecuador.
Teléfono: (593 2) 2231-945
Telefax: (593 2) 2557-196
Página Web: www.laminassolarte.com
Datos Generales en el momento que se finaliza con el Proyecto
Razón Social: SOLARTE.
RUC: 1708335185001
Representante Legal: Sr. Cristóbal Escobar.
Ubicación: Calle Vargas N12-136 y Antonio Ante
(Santa Prisca). Quito, Ecuador.
Teléfono: (593 2) 2571-495
Telefax: (593 2) 2289-948
Página Web: www.laminassolarte.com
2.1.1.2 Actividad Económica
La actividad económica de la empresa SOLARTE, radica fundamentalmente
en el diseño, producción, venta y exportación de material educativo, para lo
cual divide su proceso productivo dentro de cinco áreas o departamentos,
los cuales se encargan de cumplir distintas funciones.
http://www.laminassolarte.com/
7
Dichas áreas o departamentos se mencionan a continuación:
Departamento de Diseño
Departamento de Producción
Departamento de Bodega (Ver Anexo No.2)
Departamento de Almacén (Ver Anexo No.3)
Departamento de Contabilidad
Estas áreas de trabajo se complementan entre sí, con el fin de elaborar
productos educativos, tales como:
Láminas Educativas (Ver Anexo No.4)
Muñecas Recortables (Cucas)
Casas Armables
Álbum de Cuerpos Geométricos
Libros de Colorear
Billetes Didácticos
Tablas Periódicas de los Elementos Químicos.
Papel Regalo (Motivos Navideños)
Todos estos productos y sus imágenes Solarte los expone en su catálogo de
productos que se muestra en la Figura 1.
8
Figura 1. Fotografía del Catálogo de Productos de Solarte
Recuperado el 03/04/2013
2.1.1.3 Proceso Productivo
El proceso productivo comienza en el departamento de Diseño, el cual se
encarga de toda la investigación pertinente al tema de la lámina que se está
desarrollando o de los demás productos, así como al diseño de los gráficos,
textos y formatos.
Una vez finalizado el diseño del producto en la computadora, se procede a
plasmar toda esta información en el formato elaborado por el diseñador para
luego revelarlas en películas de tipo fotográfico, las cuales sirven para
elaborar plantillas o placas metálicas, las mismas que son entregadas al
departamento de Producción que utiliza estas placas como molde para
reproducirla en grandes cantidades, esto lo hacen en resmas de papel,
ayudados por una imprenta de tipo offset.
9
Concluido el proceso de impresión, estas resmas de papel están listas para
adquirir el tamaño final, que en el caso de las láminas educativas y muñecas
recortables es de 22 cm de ancho por 32 cm de largo, esta dimensión puede
variar en el caso de otros productos.
Luego estas grandes cantidades de papel pasan por un proceso de corte o
refilado, donde el operador da la dimensión final del producto ayudado por
una guillotina.
Posteriormente a este paso, se procede a trasladar el papel refilado al
departamento de Bodega, donde se ubica cada tema y se los separa uno de
otro por medio de una pestaña o separador como se aprecia en la Figura 2,
para luego ser contabilizados, organizados y ordenados en las perchas por
parte del personal de este departamento.
Figura 2. Fotografía de Láminas Educativas refiladas listas para su
conteo
Recuperado el 05/05/2013
10
El ordenamiento de las láminas se lo realiza en paquetes que contienen
cantidades iguales del producto, generalmente de 100 unidades o de otra
cantidad según lo disponga la gerencia de la empresa como se mira en la
Figura 3, esto con el fin de tener cantidades fijas en stock para el despacho
de pedidos a clientes mayoristas y en ocasiones especiales despacho de
pedidos a la sucursal de la empresa ubicada en la ciudad de Panamá donde
se exporta estos productos, así como también de proveer de estos al
Almacén, donde se venden en cantidades menores a los clientes minoristas.
Figura 3. Fotografía de Láminas enfundadas y ordenadas en Perchas
Recuperado el 05/05/2013
Finalmente el departamento de Contabilidad se encarga de llevar un control
sobre toda la información administrativa y de inventarios de todos los
productos.
11
Adicionalmente Solarte ofrece a sus clientes materiales de bazar y papelería
como complemento a los productos principales. Estos materiales se venden
a clientes minoristas que realizan sus compras en el almacén de la empresa.
Cabe recalcar que el producto estrella de la empresa Solarte son las láminas
educativas, y es precisamente este producto el cual registra problemas al
momento de su conteo y ordenamiento, de esta manera la realización de
este proyecto estuvo enfocada en solucionar dicha problemática.
Actualmente Solarte cuenta con alrededor de 465 títulos de láminas de
Temas Generales, como por ejemplo: La Familia, Medios de Transporte, Los
Ecosistemas, etc.
Cuenta también con 110 títulos de láminas de Temas de Ecuador, como por
ejemplo: Mapa Político del Ecuador, Grupos Étnicos del Ecuador, Fauna de
la Sierra del Ecuador, etc. (Ver Anexo No.5)
Finalmente cuenta con cerca de 100 Títulos de láminas que contienen temas
relacionados al país de Panamá como por ejemplo: Símbolos Patrios de
Panamá, Hidroeléctricas de Panamá, El Canal de Panamá, etc.
Todas estas cantidades de títulos están en constante crecimiento, ya que
cada vez surgen nuevos temas a tratar, lo que origina cada vez un título
nuevo de láminas educativas y de los productos anteriormente mencionados.
Solarte cuenta también con una hoja de pedido en la cual se registra todos
estos productos, la misma que sirve de guía para todos los clientes al
momento de realizar sus compras tanto a almacén como a bodega (Ver
Anexo No.6)
Por ello las láminas y demás productos son ubicadas en las perchas de
estos dos departamentos.
12
En las perchas de bodega se colocan en cantidades de aproximadamente
2500 láminas por cada tema organizadas por lo general en paquetes de 100
láminas, mientras que en las perchas de almacén se ubican
aproximadamente 300 láminas por tema disponibles a ser tomadas por los
clientes en las cantidades que ellos lo requieran.
En cuanto al conteo de las láminas, es importante mencionar que al
cronometrar el tiempo que se tarda en contarlas, se registra que en
promedio una persona se demora aproximadamente entre 150 y 180
segundos en contar y revisar manualmente 100 láminas, ubicando las
primeras 50 en un sentido y las otras 50 en sentido opuesto a las anteriores,
esto con el fin de facilitar el poder tomar esas cantidades al momento de
despachar un pedido.
Estos tiempos son proclives a variar en función de la habilidad, destreza,
práctica, metodología e incluso de la edad que tenga la persona que realiza
esta actividad, pero el rango anteriormente expuesto es el más común.
Continuando con el proceso, una vez contadas y revisadas las 100 láminas
de posibles errores de impresión, las mismas son enfundadas, quedando
listas para ser ubicadas en su respectivo puesto dentro de las perchas
asignadas.
Sin embargo, la persona encargada del conteo debe contar entre 2000 y
4000 láminas aproximadamente por cada tema, es decir realiza entre 20 y
40 veces el mismo proceso, por lo cual su ritmo de conteo va disminuyendo
y el tiempo que se demora en este proceso va aumentando por el cansancio
que sufre el trabajador.
Esta situación es la que precisamente se vuelve responsable de generar en
muchas ocasiones errores en el conteo, ya que el valor contabilizado en
ocasiones no coincide con el dato de registro de resmas impresas entregado
13
por el departamento de producción que imprime las láminas, por lo que en
este caso, esto representa que el conteo se lo deba realizar nuevamente
hasta que coincida con el dato anteriormente expuesto lo que genera una
pérdida de tiempo.
Por otro lado en almacén se contabilizan las láminas que son tomadas por
los clientes para su totalización y posterior cobro.
Aquí el conteo es más crítico pues no hay un dato por el cual regirse como
en el caso de bodega, por lo que simplemente la cantidad que se cuenta es
la que se cobra, siendo esta cantidad no siempre exacta lo que en esos
casos genera posteriores reclamos e insatisfacción por parte de los clientes.
Con dichos antecedentes se concluye que llevar un control y realizar un
conteo de forma manual de este gran número de láminas resulta sumamente
complicado ya que requiere de mucho tiempo, destreza y paciencia, pero
sobre todo de gran cantidad de personal que se dedique a esta actividad
como se muestra en la Figura 4.
14
Figura 4. Fotografía del Personal de Solarte realizando el conteo
manual de láminas
Recuperado el 07/04/2013
De esta manera surge la necesidad de automatizar este proceso,
implementando una máquina que realice esta tarea de forma rápida y
exacta, ahorrando recursos y evitando pérdidas económicas y mejorando la
atención al cliente.
15
2.2 LÁMINAS EDUCATIVAS
Figura 5. Fotografía de una Lámina Educativa.
Recuperado el 11/10/2012
Una lámina educativa es un recurso didáctico que va presentando paulatina
y ordenadamente la materia de estudio; contiene información actualizada y
significativa, principalmente por medio de sus ilustraciones, ya que en sus
imágenes la información se comprime; generando una mayor capacidad de
retención del estudiante, además una lámina educativa permite decir mucho
en poco tiempo y espacio, a su vez presenta también información de tipo
teórico, la cual es fácil de comprender de un tema específico a tratar, todo
esto a un costo accesible que está al alcance de cualquier persona, en
especial de estudiantes de ciclo básico y diversificado.
16
Un ejemplo de una lámina educativa se muestra en la Figura 5.
2.3 DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
En la realización de una máquina, equipo o de una estructura, sea ésta de
tipo mecánico, electrónico o combinado intervienen varios elementos que
forman parte de la misma, los cuales tienen que ser diseñados, construidos,
modificados o implementados, de manera que estos presenten:
Resistencia
Durabilidad
Ser económico en lo posible
Ser seguro (tanto para el operador como para el medio)
Para cumplir con estos 4 puntales es necesario conocer los conceptos,
aplicaciones y funcionamiento de los componentes o posibles componentes
al momento de realizar un diseño, esto con el fin de seleccionar los mejores
para así lograr integrarlos dentro de un sistema como lo es una máquina y
de que los mismos funcionen bien en conjunto brindando una solución
óptima al problema que se esté solucionando con la aplicación de dicho
sistema.
2.3.1 PROCESO DE DISEÑO
En el proceso de diseño se realiza la elección de los componentes
mecánicos y electrónicos, con el fin de integrarlos para que al trabajar juntos
cumplan con una función o tarea deseada.
Por lo general se sigue una metodología para realizar el proceso de diseño,
pero esta se basa principalmente en la existencia de materiales o recursos,
además de considerar factores importantes como son:
17
Evaluar las necesidades del cliente o usuario.
Disponibilidad de materiales y componentes que puedan incorporarse
al producto o diseño final.
Investigar la tecnología disponible.
Disponibilidad de medios económicos para adquirir los materiales
necesarios que faciliten la realización del proyecto.
Cálculo y determinación de esfuerzos, velocidades, torsión, etc.
Selección y diseño final del sistema.
2.3.1.1 Integración de los Elementos de una Máquina en un Diseño
Mecánico - Electrónico.
En este punto del diseño es importante considerar que los elementos o
componentes de la máquina deben ser compatibles, acoplarse bien entre si
y funcionar en forma segura y eficiente.
“El diseñador no solo debe considerar el desempeño del elemento
seleccionado, sino también los elementos con que debe interactuar” (Mott,
2006).
2.3.1.2 Factores Importantes para el Diseño.
Es importante conocer y tomar en cuenta los siguientes factores para un
correcto diseño, estos se mencionan a continuación:
Trazado, dibujo técnico y diseño asistido por computadora.
Propiedades de los materiales, procesamiento de los materiales y
procesos de manufactura.
Aplicaciones de la química como protección contra la corrosión,
endurecimiento.
18
Estática, dinámica, resistencia de materiales, cinemática de los
mecanismos.
Mecánica de fluidos, termodinámica, transferencia de calor.
Máquinas hidráulicas, fenómenos o principios eléctricos, controles
industriales, controles industriales.
Diseño de experimentos y pruebas de funcionamiento de materiales y
sistemas mecánicos.
Creatividad, solución de problemas y gerencia de proyectos.
Análisis de esfuerzos.
Conocimientos especializados del comportamiento de los elementos
de máquinas como son: columnas, vigas, placas, soldaduras, pernos,
ejes, engranes, chavetas, pasadores, poleas, cables, bandas,
rodamientos, matrimonios o acoples, embragues, frenos, resortes,
trinquetes.
2.3.2 MECANISMO
Un Mecanismo es una combinación de piezas o elementos mecánicos
resistentes, los mismos que están conectados por medio de articulaciones
móviles, las cuales hacen que en conjunto se transforme o se transfiera el
movimiento.
Dentro del proyecto que aquí se desarrolla se ha seleccionado un
mecanismo ya definido e integrado como es la de una impresora, la misma
que si bien no requerirá cálculos estructurales para esta aplicación si
necesitará de cálculos cinemáticos.
19
2.4 IMPRESORA
“Una impresora es un dispositivo periférico de un ordenador, que escribe
caracteres alfanuméricos y especiales sobre el papel” (Océano Uno Color,
1996).
Las impresoras están diseñadas para realizar trabajos repetitivos por
periodos de tiempo no muy largos, por lo que generalmente se los considera
como dispositivos lentos, pues alcanzan en promedio una impresión de 10
páginas por minuto aproximadamente en comparación con las imprentas,
que son máquinas que alcanzan cientos de impresiones en periodos de
tiempo relativamente cortos.
2.4.1 PRINCIPALES TIPOS DE IMPRESORAS
Se distinguen 3 tipos de impresoras principales, las mismas que fueron o
son las más conocidas o utilizadas, las cuales se mencionan a continuación:
Impresora Matricial.
Impresora de Inyección a Tinta.
Impresora Láser
2.4.1.1 Impresora Matricial
Una impresora matricial o también llamada de matriz de puntos basa su
funcionamiento en una matriz de pixeles o puntos que en conjunto forman
una imagen o un texto.
Este tipo de impresoras basan su funcionamiento en la fuerza de impacto la
cual utiliza un cabezal que contiene agujas, las cuales golpean una cinta
muy parecida a las de las máquinas de escribir para transferir tinta al papel y
lograr la impresión deseada.
20
Sin embargo el lograr formar una imagen o un texto con este método resulta
demoroso y de baja calidad en comparación con las nuevas impresoras que
presentan métodos de impresión más modernos.
En la actualidad existen nuevos tipos de impresión modernos y de mayor
calidad como por ejemplo el de tipo láser, el cual logra gran cantidad de
hojas impresas en muy poco tiempo, motivo por el cual este sistema ha
reemplazado totalmente a las antiguas impresoras matriciales dejando a su
aplicación prácticamente obsoleta o muy reducida, por lo cual estas viejas
impresoras en su mayoría son desechadas
2.4.1.2 Componentes Externos Principales de una Impresora
Matricial.
Figura 6. Componentes externos de una impresora matricial.
Tomado de: http://www.pcdomino.com. Recuperado el 15/10/2012
Los componentes externos de una impresora matricial pueden variar
dependiendo de la marca, modelo o diseño de la misma, sin embargo por lo
general se distinguen los siguientes componentes:
http://www.pcdomino.com/
21
1. Soporte del Papel: Sostiene el papel cargado en el alimentador de
hojas.
2. Guías: Ayudan a introducir el papel en forma recta.
3. Cubierta de Impresión: Cubre el mecanismo de impresión y a sus
componentes internos.
4. Palanca liberadora de hojas: Sujeta el papel en la impresora y lo
introduce en forma automática durante el proceso de impresión.
5. Panel de Control: contiene el botón de encendido y apagado, así
como de que permite seleccionar el modo de impresión.
Todos estos componentes se pueden apreciar en la Figura 6.
2.4.1.3 Componentes Internos Principales de una Impresora Matricial.
Figura 7. Componentes internos de una impresora matricial
Tomado de: impresoras40039.blogspot.com. Recuperado 15/10/2012
http://2.bp.blogspot.com/_GXOL_CLRC40/ShwpprIBIMI/AAAAAAAAAVA/Uo6d8YzieQE/s1600-h/PARTES+INTERNAS3+copy.jpg
22
Figura 8. Componentes internos de una impresora
Tomado de: impresoras40039.blogspot.com. Recuperado 15/10/2012
Figura 9. Motores internos de una impresora matricial
Tomado de: impresoras40039.blogspot.com. Recuperado 15/10/2012
La ubicación de los componentes internos puede variar dependiendo del
diseño o modelo de la impresora.
http://1.bp.blogspot.com/_GXOL_CLRC40/ShwqVNaqRzI/AAAAAAAAAVI/a7gKlWWdmsc/s1600-h/PARTE+MECANICA.jpghttp://3.bp.blogspot.com/_GXOL_CLRC40/ShwqlbH3Q2I/AAAAAAAAAVQ/_r3wn-sD3Co/s1600-h/motores.jpg
23
Estos componentes son:
1. Tractor: Ayuda a empujar el papel hacia la parte interna de la
impresora.
2. Rodillo: Ayuda a arrastrar con más facilidad el papel y de apoyo a su
posterior impresión.
3. Cartucho de Tinta: Es una cinta donde se aloja la tinta.
4. Cabezal: Pieza por la cual se desplaza el dispositivo impresor.
5. Motor: Es el que empuja el papel hacia la zona de impresión ayudado
por la bandeja de soporte del papel.
Dichos componentes se muestran en la Figura 7, Figura 8 y Figura 9.
2.5 COMPONENTES ADICIONALES
2.5.1 COMPONENTES MECANICOS, ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS
2.5.1.1 Circuitos Electrónicos
2.5.1.2 Motores Eléctricos.
2.5.1.3 Servomotores.
2.5.1.4 Variador de Frecuencia.
2.5.1.5 Teclado Matricial.
2.5.1.6 Fuente de Voltaje.
2.5.1.7 Pantalla LCD
2.5.1.8 Sensores
2.5.1.9 Microcontroladores
2.5.1.1 Circuitos Electrónicos
“Un Circuito Electrónico es una combinación de componentes conectados
entre sí de manera que proporcionen una o más trayectorias cerradas que
24
permitan la circulación de la corriente y el aprovechamiento de ésta para la
realización de un trabajo útil. Si el camino no es continuo, no hay circulación
de corriente” (CEKIT, 2000).
Dentro de un circuito electrónico están inmersos distintos dispositivos como
por ejemplo: resistencias, transistores, condensadores, microcontroladores,
etc los cuales al trabajar juntos y con una correcta programación permiten
lograr una función o tarea deseada.
2.5.1.2 Motores Eléctricos
Un motor es un elemento eléctrico rotatorio, el cual transforma energía
eléctrica en energía mecánica. Debe su funcionamiento a las fuerzas de
atracción y repulsión que se suscitan entre un imán que funciona como eje
llamado también rotor y una espira conocida también como bobina, la que al
pasar corriente eléctrica por esta última genera un campo magnético que
hace girar al eje.
Los motores eléctricos presentan muchas ventajas, dentro de las que cabe
mencionar su economía, son cómodos, no necesitan de mayor
mantenimiento y son seguros si se usan correctamente, por lo cual son muy
utilizados tanto en la industria como para aplicaciones menores.
Dependiendo del tipo de corriente que se utiliza para su alimentación, se
clasifican en:
1. Motores de corriente contínua
2. Motores de corriente alterna
25
1. Motores de corriente contínua:
Figura 10. Fotografía de un Motor de corriente contínua
Recuperado el 07/11/2012
Conocidos también como motores DC, esencialmente son máquinas que
transforman la energía eléctrica en energía mecánica.
Son de gran utilidad en aplicaciones de control y automatización de
procesos, ya que se puede controlar fácilmente su posición y velocidad, un
ejemplo de este tipo de motor se muestra en la Figura 10.
26
2.5.1.3 Servomotores:
Figura 11. Servomotor
Tomado de:
http://www.shsolution.com/web/images/servomotor.
Recuperado el 12/12/2012
También conocido como servo, es un motor eléctrico que tiene
características especiales, siendo una de ellas el que permite al operador
poder controlarlo tanto en su velocidad como en su posición, ya que un
servomotor posee la capacidad de ubicarse en una posición determinada y
mantenerla estable por un lapso de tiempo,
Un servo está constituido en su interior por un motor, un reductor y un
circuito controlador.
Son muy útiles especialmente en sistemas de radio control, ya que pueden
girar 360 grados, y por medio de la modulación por ancho de pulsos (PWM),
por sus siglas en inglés, se puede controlar su velocidad y posición como se
mencionó anteriormente.
Un ejemplo de servomotor lo vemos en la Figura 11.
http://www.google.com.ec/imgres?imgurl=http://www.shsolution.com/web/images/servomotor.gif&imgrefurl
27
2.5.1.4 Variador de Frecuencia:
Figura 12. Variador de Frecuencia
Tomado de: http://www.Wikypedia.com/variadordefrecuencia.
Recuperado el 20/12/2012
Es un sistema que permite controlar la velocidad de un motor, especialmente
los de aquellos que funcionan con corriente alterna.
Logran esto por medio del control de la frecuencia de la fuente con que se
esté alimentando a un motor, variando así el valor de voltaje y frecuencia de
entrada de alimentación de corriente alterna a corriente contínua por medio
de un puente rectificador. Vemos un variador de voltaje en la Figura 12.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Small_VFD_2.jpg
28
2.5.1.5 Teclado Matricial:
Figura 13. Teclado Matricial
Tomado de: http://www.disca.upv.es/aperles/web51/images/fotos/m7-
teclado.jpg&imgrefurl.
Recuperado el 05/01/2013
Un teclado matricial constituye un conjunto de líneas conductoras
distribuidas en filas y columnas, en cuyo cruce se encuentran botones o
switches como se aprecia en la Figura 13, los mismos que al ser pulsados
establecen un contacto eléctrico entre la fila y la columna correspondiente.
Se las puede utilizar para aplicaciones que precisen la introducción manual
de datos como por ejemplo una calculadora, el teclado de una computadora
o una alarma, su esquema se muestra en la Figura 14.
29
Figura 14. Esquema de un teclado matricial 4X4
Tomado de: http://www.cursomicros.com
Recuperado el 10/01/2013
2.5.1.6 Fuente de Voltaje:
Figura 15. Fotografía de una Fuente de Voltaje
Recuperado el 20/02/2013
http://www.cursomicros.com/
30
“Una Fuente de Voltaje es la encargada de generar la fuerza necesaria para
impulsar una corriente de electrones a través de los circuitos” (CEKIT, 2000).
“Dicha fuerza recibe el nombre de Voltaje, es decir el voltaje se produce en
la fuente, la cual es aprovechada por la Carga o Receptor de Energía que es
el artefacto que aprovecha el paso de la corriente eléctrica a través de él
para cumplir un determinado trabajo, convirtiendo la energía eléctrica en
otras formas de energía como por ejemplo una lámpara, un motor, un
parlante o cualquier otro aparato que funcione por medio de la corriente
eléctrica” (CEKIT, 2000).
Podemos ver una fuente de voltaje en la Figura 15.
2.5.1.7 Pantalla LCD:
Figura 16. Pantalla de Cristal Líquido 2X16
Tomado de:
http://www.google.com.ec/search?q=pantalla+de+cristal+liquido&source
Recuperado 22/02/2013
31
Una pantalla de cristal líquido conocida también como LCD por sus siglas en
inglés, es una pantalla que permite presentar caracteres, imágenes o datos.
Sus principales características es que son planas, delgadas, formadas
internamente por pixeles, consumen pequeñas cantidades de energía y
permiten regular su intensidad lumínica o contraste, haciéndola más brillante
o más oscura como nos muestra la Figura 16.
2.5.1.8 Sensores:
Son dispositivos que dependiendo de sus características permiten detectar
variables como: distancia, aceleración, presión, fuerza, temperatura,
intensidad de luz, etc y las transforman en variables eléctricas.
Son de gran utilidad para aplicaciones especialmente en la industria,
robótica y aplicaciones afines.
2.5.1.9 Microcontroladores:
Figura 17. Microcontrolador
Tomado de: http://www.google.com.ec/search?q=pic+16f877a
Recuperado el 02/03/2013
32
Un microcontrolador, el cual se muestra en la Figura 17, también conocido
como pic, es un circuito integrado programable por medio del cual se puede
controlar distintos procesos, para lo cual cuenta con algunos componentes
internos y gracias a su reducido tamaño se lo puede montar en el mismo
dispositivo al que controla.
Un microcontrolador cuenta internamente de los siguientes componentes:
Procesador.
Memoria ROM.
Memoria para el programa.
Línea de E/S para comunicarse con el exterior.
Temporizadores, Conversores
2.5.2 PROGRAMACIÓN Y SIMULACIÓN
Para lograr un óptimo funcionamiento en conjunto de todos los componentes
mencionados en el punto anterior, será necesario programar algunos de
ellos y simular su funcionamiento utilizando programas afines, los cuales se
mencionan a continuación:
33
2.5.2.1 Programación en Arduino:
Figura 18. Placa Arduino
Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Arduino&h
Recuperado el 05/03/2013
Arduino es una plataforma de hardware libre que consta de una placa con un
microcontrolador Atmel AVR con puertos de entrada y salida como se puede
apreciar en la Figura 18, estos permiten programarlo para que realice
distintas aplicaciones desde las más sencillas hasta las de tipo industrial.
Su programación es sencilla y muy amplia por lo que permite orientarla
inclusive a objetos interactivos autónomos.
Arduino presenta hardware libre, lo que representa una gran ventaja, pues
no es necesario adquirir una licencia para desarrollar cualquier tipo de
proyecto.
Internamente implementa un lenguaje propio de programación usando las
bases del lenguaje Processing y al ser libre sus librerías y demás
componentes de software pueden ser descargados gratuitamente de la red,
presenta la característica de ser compatible con otros lenguajes de
programación como por ejemplo Java, Flash, Visual Basic, C, C++, Matlab
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Arduino316.jpg
34
entre otros, ya que se comunica mediante la transmisión de datos en formato
serie que es el que utilizan la mayoría de lenguajes programables.
Este último punto es de vital importancia, pues dependiendo de las
necesidades que un proyecto tenga, se puede aprovechar esta
compatibilidad de comunicación sin problemas.
2.5.2.2 Simulación en el programa Isis Proteus
Figura 19. Programa Isis Proteus
Tomado de: http://tutoelectro.wykispace.com
Recuperado el 24/03/2013
Como se puede observar en la Figura 19, Proteus es un software que
permite simular diseños electrónicos y realizar circuitos impresos con gran
calidad, para lo cual consta de dos componentes ISIS y ARES.
ISIS es el encargado de la generación de circuitos reales, este permite
diseñar el circuito deseado por medio de las diferentes herramientas que
presenta, para posteriormente simular en tiempo real su correcto
35
funcionamiento permitiendo corregir errores y fallas antes de llevarlo a una
placa PCB.
En cuanto a ARES, su función es la de enrutar, situar y editar todos los
circuitos y componentes que formarán parte de la placa impresa, permitiendo
que el programa se encargue del trazado de las pistas.
La utilización de este programa será de vital importancia para el desarrollo
del proyecto aquí realizado.
2.5.2.3 Acople Antibacklash
Figura 20. Acople Antibacklash
Tomado de: http://www.melca.com.ar
Recuperado el 10/01/2013
Dentro de una máquina cuando de transmitir movimiento se trata existe una
oposición a dicho movimiento por parte de sus mismos componentes que
generan un efecto de retroceso, esto debido al mismo peso conjunto de ellos
36
o de la estructura en sí, o bien de la fuerza que ejerce una herramienta sobre
el material que se esté trabajando.
Un acople antibacklash conocido también como cero retroceso hace que ese
movimiento de oposición sea mínimamente incremental, evitando así tal
efecto.
Estos acoples cumplen la función de unir dos ejes para transmitir el
movimiento pero amortiguando vibraciones y movimientos bruscos.
Un ejemplo de este tipo de acople se muestra en la Figura 20.
3. METODOLOGÍA
37
3.1 MÉTODOS DE LA INVESTIGACIÓN
En este tipo de proyectos específicos donde convergen sistemas mecánicos,
electrónicos y computacionales, resulta de gran importancia considerar a la
metodología mecatrónica como el método de investigación más apropiado,
puesto que esta disciplina integra técnicas de diseño mecánico considerando
la interacción de dichos sistemas con los componentes electrónicos
conjuntamente con el control automático en un diseño final, sea esta de
productos o procesos.
Es importante mencionar que como complemento a esta metodología se
utilizó también el método de Prueba y Error, el mismo que consiste en
probar una alternativa y verificar si funciona, de ser así se tiene una solución,
caso contrario se prueba con una alternativa diferente. Este método fue de
vital ayuda en el desarrollo del proyecto, puesto que en un inicio
simplemente se tenía ideas de posibles soluciones al problema planteado
basadas en la inventiva, las mismas que tuvieron que ser analizadas,
desarrolladas y probadas utilizando también a la Observación y la
Experimentación como herramientas adicionales con la finalidad de obtener
resultados paso a paso e ir avanzando en la construcción de la máquina
para llegar a una solución eficaz.
3.1.1 METODOLOGÍA MECATRÓNICA
Esta metodología toma como punto de partida la modelación cinemática y
dinámica en relación al mecanismo que se desea analizar.
“Todas las actividades se encuentran en su conjunto integradas para obtener
resultados que permitan una evolución hacia la creación del prototipo. Por lo
general se utilizan diversas herramientas o técnicas computacionales para
lograr resultados de diseño, manufactura y control que permitan una
38
reducción de tiempo y costo, así como un aseguramiento de su
funcionamiento” (Vargas, 2000).
Esta metodología conlleva el uso de técnicas o herramientas, su aplicación
está sujeta al tipo de problema que se busca solucionar, sin embargo por lo
general se puede considerar los siguientes pasos:
Requerimientos y especificaciones del sistema
Diseño (Mecánico, Electrónico, Control)
Implementación
Pruebas del Prototipo.
3.1.1.1 Requerimientos y especificaciones del sistema
Este punto como su nombre lo indica conlleva definir que requerimientos y
especificaciones se desea cumplir, los mismos pueden estar establecidos
por un cliente o bien como en este caso una necesidad propia de una
empresa. Con estas especificaciones definidas fueron surgiendo posibles
soluciones las cuales fueron sujetas a prueba.
Los requerimientos y especificaciones que se buscó cumplir con la
realización de esta máquina fueron los siguientes:
Permitir contar grupos de láminas didácticas realizadas en papel con
las dimensiones de 32 cm de largo por 22 cm de ancho de forma
automática
Contar las láminas a una velocidad superior al método manual, sin
estropear las hojas
Permitir seleccionar la cantidad a contar por medio de un teclado y
que su resultado se pueda visualizar en una pantalla
39
Construir una máquina que se pueda transportar de un lugar a otro sin
mayor dificultad
Construir una máquina relativamente económica en comparación a
otras
3.1.1.2 Diseño
La etapa de diseño comprende con tomar las posibles soluciones y llevarlas
a esquemas o diagramas, considerando cumplir con las especificaciones
antes detalladas.
En esta etapa se van añadiendo y conjugando elementos o componentes
que en conjunto darán solución al problema planteado, tomando en cuenta a
la mejor opción y a la disponibilidad de estos elementos en el mercado.
Es importante utilizar dentro de esta etapa programas que nos ayudan a
simular y visualizar nuestra posible solución sea esta mecánica, electrónica
o de control, pues esta simulación nos ofrece una guía para la toma de
decisiones para seleccionar la más favorable al proyecto que se esté
aplicando, ahorrando así también tiempo y dinero.
Dentro del proyecto aquí descrito se partió del mecanismo de una impresora
matricial, pues este diseño ya creado conjuntamente con nuevos elementos
y componentes adicionales se lo adaptó para que realice la función de
conteo de las láminas. Esto fue de gran ayuda pues el diseño se orientó más
a la parte electrónica y de control.
3.1.1.3 Implementación
Esta etapa conlleva la integración de todos los sistemas desarrollados y
probados en el punto anterior, los mismos que cumplen con las
40
especificaciones planteadas y dan como resultado al prototipo o máquina
lista.
En el proyecto se integró la estructura y mecanismos propios de la impresora
matricial con los sistemas eléctricos y electrónicos desarrollados que fueron
programados para que todos en conjunto trabajen y cumplan con la función
de una contadora de láminas
3.1.1.4 Pruebas del Prototipo
Comprende la comprobación y verificación del correcto desempeño y
funcionamiento de todos los sistemas en conjunto, sometiendo al prototipo a
una serie de pruebas de funcionamiento dentro de las condiciones en las
cuales se espera que trabaje, siempre tomando en cuenta que este cumpla
con las especificaciones planteadas en el comienzo.
La máquina aquí realizada se sometió a pruebas de funcionamiento, donde
se tomaron en cuenta variables como el tiempo, modo y eficacia en el
conteo.
Para comenzar con la realización de la máquina se empezó seleccionando
una impresora matricial, pues la misma fue la base del prototipo en sí, se
analizó a la misma y partiendo de ella, se consideró 3 etapas de rediseño,
añadiendo los materiales o elementos que permitieron realizar avances en
cada una de ellas, cada etapa partió de los resultados obtenidos en la etapa
anterior donde al final de ellas se tomaron decisiones que permitieron ir
avanzando en cuanto al diseño y funcionamiento correcto de la máquina
hasta llegar a su final.
Dicha selección y etapas se detallan a continuación:
41
3.2 PROCESO DE REDISEÑO Y PRUEBAS DE
FUNCIONAMIENTO
3.2.1 SELECCIÓN DE LA IMPRESORA
La selección de la impresora fue muy importante pues fue en ella donde se
trabajó los diferentes puntos que finalmente concluyeron con la consecución
de la realización de la máquina contadora con su diseño y funcionamiento
final.
Fue necesario seleccionar un modelo de impresora que mejor se adapte a
las necesidades que se presentaron en la empresa Solarte y que brinde las
facilidades iniciales para solucionar dicha problemática.
La impresora matricial seleccionada fue una de marca Epson modelo LX
100, la misma que contaba con un motor de corriente continua que en ese
momento era el encargado de mover a todos los mecanismos internos, en
especial al rodillo por donde pasan las hojas de un extremo a otro y es
precisamente ese mecanismo el cual se pensó aprovecharlo para la
máquina contadora.
Este modelo de impresora presentó un sistema que permitía colocar en una
bandeja las hojas en forma horizontal, admitiendo incluso un tamaño mayor
al A4 que comúnmente se utiliza para la mayoría de impresoras, dicha
bandeja se movía constantemente de abajo hacia arriba en forma oscilante
por acción de un mecanismo, esto lo hacía para que las hojas entren en
contacto con el rodillo que se encontraba girando y puedan ser trasladadas
una por una, siendo impresas en ese punto para luego ser receptadas en
otra bandeja por encima de la anterior terminando también en posición
horizontal.
42
Este mecanismo de trabajo diferente al común que ubica las hojas en forma
vertical y las mismas caen por efecto de gravedad, fue de vital importancia
pues al estar las hojas en posición horizontal tanto al inicio como al final
permitió tener contacto visual con las mismas en todo momento, además se
observó que no se maltrataban al momento de pasar por el rodillo y la
posibilidad de que pasen dos hojas al mismo tiempo era mínimo, pues en la
posición vertical esto era más común.
Estas características de esta impresora constituyeron una gran ventaja para
dar solución al problema específico que se busca solucionar en este
proyecto, pues las mismas fueron aprovechadas y utilizadas como
componentes principales dentro de este trabajo.
Los demás componentes quedaron anulados o sin función, pero siguieron
siendo parte del mecanismo, esto se lo dejó intacto para no desarmar
innecesariamente todos los mecanismos originales pudiendo afectar a los
principales.
Cabe mencionar que en la realización de este proyecto no se alteró los
mecanismos propios de la impresora, pero si se sumaron nuevos
componentes tanto mecánicos como electrónicos a los antes mencionados,
o bien se sustituyeron o anularon a algunos de ellos, dependiendo de su
utilidad y aporte al sistema en dicho momento, todo esto buscando cumplir
con la tarea deseada que es la de convertir este mecanismo en un contador
de láminas.
3.2.2 REVISIÓN DE LOS COMPONENTES A SER APROVECHADOS DE
LA IMPRESORA MATRICIAL
Se comenzó revisando los sistemas mecánicos y electrónicos de la
impresora que se va a utilizar, los cuales fueron mencionados en el punto
43
anterior, con el fin de determinar su correcto funcionamiento o si se
necesitará de un rediseño, reparación o reposición de dicho componente.
Se revisó el funcionamiento de la impresora y se observó que el motor que
hace girar a todo el mecanismo funcionaba correctamente, pero su fuerza y
velocidad de giro era muy débil considerándolo para la aplicación que se
buscaba darle.
Utilizando un instrumento de laboratorio conocido como tacómetro se logró
determinar que la velocidad de este motor al máximo era de 300 rev/min,
pero la misma por acción de los piñones y el rodillo se iba reduciendo dando
una velocidad final en el rodillo de 16 rev/min, se indagó en cuanto a las
especificaciones que se visualizaba en su etiqueta y se pudo determinar que
era un motor paso a paso bipolar y que funcionaba con 5 voltios de corriente
contínua, se lo puso en funcionamiento para determinar cuántas hojas son
trasladadas de un punto a otro en el transcurso de un minuto y se observó
que en ese tiempo pasaron apenas 15 láminas por el rodillo desde la
bandeja emisora hasta el punto de recepción.
Se pretendió que la máquina contadora de láminas alcance una velocidad de
conteo de aproximadamente 50 láminas por minuto, razón por la cual este
fue uno de los primeros problemas a dar solución, se pensó en un posible
reemplazo del mismo o bien adaptar otro que cumpla con la especificación
de conteo mencionada anteriormente.
Para la revisión de los mecanismos internos de la impresora fue necesario
desarmar el caparazón o carcasa de la misma con la finalidad de observar y
revisar su funcionamiento en ese instante, así también para poder
determinar una posible mejora o utilización.
44
Se observó que el mecanismo de giro del rodillo se encontraba en buenas
condiciones y no necesitó de ningún ajuste adicional, salvo de ser limpiado y
lubricado para un mejor funcionamiento.
Se consideró que se podría incorporar un circuito adicional que contenga
una programación que permita a un sensor registrar el paso de las hojas de
un punto a otro, contabilizando esta acción y llevando el resultado del conteo
hacia una pantalla pequeña de tipo LCD para que sea visualizado por el
usuario.
Este último elemento se incorporó posteriormente a los demás componentes
de la máquina, como parte nueva de la misma.
3.2.3 REDISEÑOS DE LA IMPRESORA Y PRUEBAS DE
FUNCIONAMIENTO
Una vez terminada la selección de la impresora y de haber revisado sus
componentes como su motor, el rodillo, sus bandejas entre otros, el
siguiente paso fue el de realizar los rediseños correspondientes e ir
verificando su funcionamiento en cada uno de ellos, esto con la finalidad de
aprovechar a algunos elementos o bien incorporar otros, todo esto para que
el proyecto comience con su desarrollo, obteniendo avances parciales en
cada etapa hasta obtener el resultado final de la máquina terminada.
Para ello se consideraron tres etapas de rediseños con sus respectivas
pruebas de funcionamiento.
Dichas etapas se detallan a continuación:
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3.2.3.1 Primera etapa de rediseño y Pruebas de funcionamiento
En primera instancia se proveyó de una base de madera, pensando en que
posteriormente se irían añadiendo nuevos elementos a la máquina y para
que estos tengan espacio donde ser ubicados, se seleccionó dicha base con
dimensiones de 70 cm de largo por 40 cm de ancho y un grosor de 2 cm.
Dicha base sirvió para dar estabilidad y firmeza a todo el sistema y se la
seleccionó de madera con la finalidad de que este material absorba gran
parte de las vibraciones que se pudieran producir al momento que entre en
funcionamiento todo el sistema en conjunto.
Sobre ella se ubicó inicialmente la impresora y para que la misma se
mantenga firme sobre la base se la empotró sobre la misma, para ello se
construyeron cuatro tacos o pilares redondos, los cuales fueron realizados
en duralón, los dos primeros de 5,5 cm de alto y 2cm de diámetro y los otros
dos de 4,5 cm de alto y 2cm de diámetro.
Cada pilar fue ubicado en las esquinas de la impresora y unidas a la misma
y a la base por medio de tornillos, dando así firmeza y estabilidad como
podemos observar en la Figura 21.
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Figura 21. Base de madera realizada para toda la estructura.
Recuperado el 10/06/2013
La primera modificación que se realizó a la impresora es el cambio de su
motor, pues su velocidad final de 16 rev/min no era la suficiente para cumplir
con un conteo igual o superior al que se lograba de forma manual, por lo que
se necesitó en ese momento de un motor que presente mayor velocidad
para que cumpla con la expectativa planteada de contar 50 láminas por
minuto y no las 15 láminas por minuto que era lo que se lograba con el motor
original.
Se intentó retirar el motor original de la impresora, sin embargo esto
implicaba desarmar en su totalidad la misma, lo que posteriormente afectaría
a los demás componentes y mecanismos, sin mencionar que su ensamblaje
se volvería dificultoso y lo que se pretendió en un inicio fue de en lo posible
no dañar o afectar a dichos componentes, por lo que se decidió que no se
retiraría el motor sino que se analizó la opción de realizar un empalme o
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unión entre éste y un nuevo motor que se seleccionó posteriormente,
también se pensó también que los mismos podían ser conectados por medio
de un acople conocido como antibacklash.
Para esto se realizó pruebas con distintos tipos de motores que funcionaban
con voltaje AC o corriente alterna, es decir a 110 voltios, esto con el afán de
que la máquina sea veloz y logre contar muchas más láminas de lo
inicialmente planteado.
Utilizando el acople que unía el eje de los motores a ser probados con el eje
del motor original y una estructura provisional que ubicó a los dos motores a
la misma altura, manteniéndolos estables como se mira en la Figura 22 y la
Figura 23.
Esto permitió ir probando los motores, para posteriormente realizar un
análisis del funcionamiento de cada uno de ellos, especialmente en cuanto
a su velocidad se refiere y su correcto desempeño dentro del sistema junto a
los componetes ya existentes sin que ninguno se vea alterado o perjudicado.
Por otro lado también se facilitó la observación del correcto funcionamiento
del acople dentro del mecanismo de acción del rodillo y como se comportaba
el mismo al ser accionado por diferentes motores a diferentes velocidades
de prueba.
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Figura 22. Fotografía del motor original con el Acople para el nuevo motor
Recuperado el 23/06/2013
Figura 23. Fotografía de los 2 motores unidos por el acople
Recuperado el 23/06/2013
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Hasta ese momento los motores a voltaje AC no resultaron óptimos para una
selección final, pues estos al contrario del original eran excesivamente
fuertes, grandes y pesados, llegando a triplicar las dimensiones del original y
alcanzando velocidades finales, es decir calculadas en el rodillo por encima
de las 3000 rev/min, lo que hizo que al momento de probarlas con el paso de
las hojas, las mismas se trabaran, se maltraran, se atascaran o bien
terminaran rotas.
A su vez también el funcionamiento de estos motores produjo una excesiva
vibración de la máquina en general lo que no permitía una correcta
estabilidad de la misma, además al funcionar a su máxima velocidad hizo
que al poco tiempo de ser accionado se emita un olor a quemado.
Por ello se consideró la opción de conectar el motor nuevo a un variador de
voltaje con la finalidad de que se pueda controlar su velocidad para regularla
hasta ubicar la más indicada para evitar el maltrato de las hojas.
Se llevó a cabo esta intención construyendo un sistema provisional que tenía
como elemento principal un circuito electrónico con un microcontrolador el
mismo que contenía una programación pwm y que ayudado por un
servomotor se conectó al motor y al variador de voltaje, dicha conexión se
muestra en la Figura 24.
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Figura 24. Fotografía del Motor AC conectado a un Variador de
Voltaje
Recuperado el 03/07/2013
Es importante mencionar que esta variación de la velocidad de giro del motor
fue posible por medio de un potenciómetro, el mismo que permitía aumentar
o disminuir la velocidad.
Además para conocer a qué velocidad trabajaba el motor, se realizó una
conexión hacia un sensor, el cual registraba la velocidad de giro del motor en
rev/min y enviaba esta información hacia una pantalla LCD para poder ser
visualizada.
Todas estas conexiones del circuito de regulación de velocidad del motor AC
se las puede apreciar en la Figura 25.
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Figura 25. Fotografía del Circuito de regulación de velocidad del
Motor AC
Recuperada el 03/07/2013
Con la utilización del variador de voltaje se logró reducir las velocidades de
los motores de prueba de su capacidad máxima hasta 0 rev/min, esto se lo
podía controlar por medio del potenciómetro.
El sensor registraba la velocidad en que giraba en ese instante el motor,
variándola hasta encontrar una que permitía el paso normal de las hojas sin
maltratarlas y que aun así siga siendo más rápida que de la forma manual.
Después de muchas pruebas se pudo registrar y visualizar en el lcd que la
velocidad óptima para que el sistema funcione correctamente sin estropear
las láminas sería de entre 2500 a 3200 rev/min en el motor, sin embargo, al
reducir tanto la velocidad del mismo, hacía que los componentes del circuito
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controlador del variador de voltaje sean forzados, pues los mismos se
recalentaban rápidamente lo que puso en peligro el funcionamiento del
sistema, pues dichos elementos podían llegar a quemarse al poco tiempo de
ser accionados.
Para lograr determinar los valores adecuados de los parámetros de trabajo
además de la observación visual y de la programación electrónica, se realizó
una simulación por computadora en el programa Isis Proteus y la
programación en Arduino como ese muestra en la Figura 26.
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Figura 26. Fotografía de la Simulación del Circuito de regulación de
velocidad del Motor AC en Isis Proteus
Recuperada el 03/07/2013
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Pese a que la elección de este tipo de motores no resultó ser la apropiada,
pues como se vió presentaban muchas desventajas, las pruebas que se
realizaron a los mismos si sirvieron para tomar nuevas decisiones en torno a
la selección de un motor nuevo que no presente los problemas
anteriormente expuestos
3.2.3.2 Segunda Etapa de Rediseño y Pruebas de funcionamiento
Después de revisar los avances dentro de la primera etapa de rediseño, se
procedió con la toma de decisiones que permitan avanzar con el desarrollo
de la máquina, así como de corregir otros, esto con el fin de alcanzar un
óptimo funcionamiento conjunto del sistema.
Las decisiones que se tomaron fueron las siguientes:
Pese a que con los avances del punto anterior ya se pudo controlar la
velocidad del motor, se decidió por cambiarlo definitivamente ya que pese a
su conexión y estar trabajando conjuntamente con un variador de voltaje,
este continuaba siendo demasiado fuerte, seguía emitiendo un olor a
quemado y recalentaba al circuito controlador así como a sus componentes,
todo esto ponía en riesgo el correcto funcionamiento del mismo motor y de
los demás elementos, pues se pretendía que esta máquina trabaje por
lapsos relativamente largos de tiempo sin ningún tipo de problema y
lastimosamente como se presentó en ese momento difícilmente podía llegar
a cumplir este objetivo, pues lo más probable era que por la exigencia de
trabajo y la inestabilidad del sistema, termine quemándose algún
componente de la misma.
Se analizó posibles motores a ser seleccionados de dimensiones iguales al
anterior, ya que se buscó no desaprovechar el acople y la base ya
realizados, esto por cuestiones de tiempo y de economía.
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Esta vez se optó por motores de corriente contínua, pues los mismos son
más fáciles de controlar y funcionan a bajo voltaje, lo que representaba una
gran ventaja en el desarrollo del proyecto y con esto se evitaría los
problemas que se tuvo anteriormente, además con la experiencia obtenida
en el proceso anterior, se pudo determinar que lo correcto sería elegir un
motor que gire a una velocidad de entre 2500 y 3200 rev/min, por lo que el
siguiente paso fue seleccionar un motor con dichas características.
Finalmente después de probar algunas opciones, se seleccionó un motor de
24 voltios a corriente contínua, el cual presentaba una velocidad ubicada
dentro del rango antes mencionado, funcionando apenas a la mitad de su
capacidad, es decir a 12 voltios ya que fue activado y probado con una
fuente de voltaje de ese valor.
Dicho motor seleccionado se lo observa en la Figura 27.
Figura 27. Fotografía del Motor DC seleccionado de 24 voltios con
encoder
Recuperado el 12/07/2013
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Para colocar este nuevo motor dentro del sistema anterior, fue necesaria la
construcción de una nueva base que sostenga el elemento, manteniéndolo
firme y al mismo nivel del motor original de la impresora.
Este nuevo elemento fue conectado a la base principal de toda la máquina,
el motor fue colocado sobre ella y sujeto por medio de una abrazadera,
posteriormente se unió a los dos motores utilizando el acople ya realizado y
utilizado anteriormente, quedando listo para ser accionado como podemos
visualizar en la Figura 28.
Figura 28. Fotografía del Motor DC en su base y acople al motor
original
Recuperado el 15/07/2013
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Esta parte del diseño quedó lista, por otro lado, se adjuntó un servomotor
conectado a una paleta como pedal, el mismo que empujaría la bandeja
emisora hacia abajo y luego volvería a su posición inicial, esto lo lograría por
acción del servo por medio de una programación de software, todo esto en
conjunto ayudaría para accionar el mecanismo de subida y bajada de la
bandeja donde se ubican las láminas a ser contadas y que el mismo sea
oscilante para que las hojas entren en contacto con el rodillo el cual se
mantenía girando y el mismo traslade las hojas a la bandeja receptora.
Este servomotor se lo ubicó provisionalmente para verificar su
funcionamiento y aporte al sistema, su imagen se muestra en la Figura 29.
Figura 29. Fotografía del Servomotor utilizado para accionar el
mecanismo de la bandeja
Recuperado el 17/07/2013
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Luego de verificar el correcto funcionamiento de este elemento y observar
que era de utilidad al sistema, se lo implantó definitivamente, por lo que se
decidió construir una base donde se apoyaría el servomotor antes
mencionado, con el fin de darle estabilidad y firmeza al mismo y para que
pueda trabajar accionando la bandeja por largos periodos de tiempo sin
problemas, ya que como se observa en la Figura 29, anteriormente para
probarlo se lo aseguró provisionalmente con unos pequeños soportes de
plástico
Ahora con la nueva base el servomotor estaría más seguro y formaría parte
ya del diseño final.
Dicha base fue realizada en plástico y se la ubicó junto a la bandeja de modo
que permita que el servo accione la palanca y mueva dicha bandeja.
La base fue empotrada a la base general del sistema.
Ahora con la nueva base el servomotor estaría más seguro, estable y
pasaría a ser un elemento vital de toda la máquina.
Dichas imágenes se las aprecia en la Figura 30 y en la Figura 31.
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Figura 30. Fotografía del Servomotor apoyado en la base de plástico
Recuperada el 23/07/2013
Figura 31. Fotografía del Servomotor accionando la bandeja de
entrada
Recuperada el 23/07/2013
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Se construyó también un circuito electrónico de control con una
programación en un microcontrolador, el cual permita visualizar un menú
principal en una pantalla LCD de 16x2 líneas donde se pueda seleccionar un
modo de conteo, para ello se incluyó también un teclado de 4 pulsadores
para que el usuario pueda ingresar esta selección de forma manual, optando
por que la máquina cuente de corrido todas las láminas ubicadas en la
bandeja de conteo hasta su final o bien cuente una cantidad determinada
ingresada por el operador. Este circuito fue diseñado y probado ayudado de
la simulación en Isis Proteus como se muestra en la Figura 32.
Figura 32. Fotografía de la Simulación del Circuito de Control en Isis
Proteus
Recuperado el 22/07/2013
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Es importante mencionar que se adicionó un nuevo componente al sistema,
el cual es un relé de auto, el cual presenta características de gran
resistencia, esto para que permita accionar y desactivar el motor según sea
el caso con mayor facilidad
Finalmente se adicionó una fuente de voltaje que provea de energía eléctrica
y accione a todo el sistema, se optó por elegir una fuente de computadora,
ya que esta presenta 2 valores de voltaje en sus salidas, las cuales se
ajustan a las necesidades para el funcionamiento de la máquina, estos
valores son de 12 voltios para que accione el motor nuevo y 5 voltios para
que accione los circuitos del teclado, del LCD y del sensor de conteo, sin
embargo pese a que presenta dos valores de voltaje de salida distintos, los
mismos tienen tierra común.
Como nos muestra la Figura 33, la fuente elegida fue una de marca ALTEK
modelo ATX – 750.
Se seleccionó este tipo de fuentes ya que en primer lugar puede ser
reutilizada, ya que muchas son desechadas de las computadoras sin
conocer que estás pueden ser aprovechadas para otros fines, o bien se
puede adquirir una fuente nueva fácilmente en el mercado y su precio no es
elevado, oscilando entre 20 y 30 dólares.
También se la eligió porque se puede conectar directamente a los toma
corrientes de 110 voltios AC, ya que internamente sus circuitos lo
transforman a voltaje DC con los valores de salida mencionados
anteriormente, a su vez también presenta un ventilador que no permite que
la temperatura de su circuito principal se recaliente, lo cual le permite
trabajar por horas sin quemarse, además presenta un switch que permite
accionarla o apagarla sin necesidad de desconectar el cable del toma
corriente
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Figura 33. Fotografía de la Fuente de Voltaje DC Altek
Recuperada el 25/07/2013
Dicha fuente se la ubicó por detrás de la estructura de la impresora como se
obse