Pruebas y resultados prototipo II

72

73

Figura 52: Descarga del capacitor anti rebote.

Teniendo en cuenta TC=7,9 ms, el capacitor se carga a su 99% de carga en un tiempo igual a 5TC. En la Figura 51 se ve que este tiempo se cumple, ya que cada división horizontal del osciloscopio representa 10 ms de tiempo. Lo mismo se cumple para la Figura 52, ya que el Td=4,7 ms y cada división del osciloscopio son 5ms.

La Figura 53 muestra tanto la señal del capacitor como la salida de la compuerta en función del tiempo

.

Figura 53: Señal de capacitor anti rebote (gráfica superior) y salida de compuerta Trigger Schmitt (gráfica inferior).

La señal del capacitor es la que decrece y crece de forma exponencial, mientras que la señal cuadrada es la salida de la compuerta Schmitt. De la Figura es importante notar por un lado los puntos de cruce de ambas señales coinciden con los valores de VN=1,9V y VP=2,9V de la compuerta, teniendo en cuenta que cada cuadrante vertical corresponde a 2V. Cuando la señal

74 del capacitor decrece y cruza por VN, la compuerta a su entrada lee el estado lógico “0” e invierte su salida a “1”. Cuando el capacitor se carga y cruza por VP, la compuerta lee el estado lógico

“1” e invierte su salida a “0”. La Figura 54 muestra en detalle la transición a la cual se genera el cambio a la salida de la compuerta. La Figura 55 es una ampliación de la Figura 54 para mejorar la visualización de la misma.

Figura 54: Señal de capacitor de anti rebote y salida de compuerta Trigger Schmitt superpuestas.

Figura 55: Superposición de capacitor de anti rebote con salida de compuerta Trigger Schmitt ampliada para mayor detalle.

La Figura 55 evidencia el correcto funcionamiento del circuito para los valores elegidos de los componentes. Vale aclarar que se probó el pulsado del botón a diferentes velocidades de

75 pulsado, exigiendo la respuesta del circuito, obteniendo como resultado una correcta operación y reacción a las señales del botón en todo momento.

De esta manera se logra evitar el rebote del circuito cumpliendo con las cuestiones mencionadas al inicio de la sección 2.3.5 -Diseño de hardware prototipo II.

La última prueba en relación al circuito de apagado automático es el consumo del mismo. Para medirlo se utilizó un medido de corriente de alta precisión. Se midió el consumo con el dispositivo encendido y apagado. Se verificó que el circuito apagado no pudo medir consumo de corriente por dicho instrumento (cuya resolución es del orden de los nA). Esto evidencia que el circuito prácticamente no consume corriente una vez apagado por lo que no consumirá las pilas en reposo, efecto que si sucedía con el primer prototipo. Estas pruebas aseguran la realización correcta del circuito antirebote. También es importante mencionar que tomar la lectura de nivel de batería en el Drain del MOSFET evita un consumo de corriente cuando el dispositivo está apagado.

Respecto al consumo del sistema operando en condiciones normales se observa que es de 128 mA. El mayor consumo recae principalmente en la pantalla.

Las pruebas siguientes respecto al equipo se relacionan con pruebas de funcionamiento en general, desde el correcto sensado de variables hasta su correspondiente representación en la pantalla. Las variables se logran ver de forma clara y diferenciada, así como el nivel de las pilas. También se verificó el apagado automático del sistema, cronometrando en varias oportunidades que se haga cumplidos los 5 minutos de operación y evidenciando que el mismo se desempeña de forma correcta. En la Figura 56 se muestra el luxómetro funcionando.

Figura 56: Luxómetro funcionando.

76 Para evaluar la performance del Prototipo II se realizó una comparación de mediciones de intensidad de luz con respecto al Luxómetro LX1330B. Este dispositivo tiene un rango de medición de 0,1lx a 200.000 lx, con una precisión de +/- 3% por debajo de los 20.000Lux/2.000FC; +/- 5% por encima de los 20.000Lux. Para mayor información del instrumento, se puede referir a la Sección 5 – Bibliografía y referencias, en el documento correspondiente al sensor. En la Figura 57 se observa una imagen del instrumento.

Figura 57: Medidor de luz LX1330B.

Si bien se dispuso de poco tiempo para utilizar el instrumento, se realizaron dos mediciones puntuales para ver diferencias entre el luxómetro y el instrumento. La primera medición corresponde al luxómetro midiendo sin vidrio protector y la segunda con vidrio protector.

Como demuestran las imágenes de las Figuras 58 y 59 se puede observar que la diferencia entre el Prototipo 2 y el luxómetro LX1330B son de 56 lx y 82 lx respectivamente.

77 A partir de estas mediciones se puede observar una diferencia entre las mediciones de un 13% para el caso sin vidrio. Esto puede deberse a la sensibilidad espectral del instrumento LX1330B y la del sensor BH1750 utilizado en el segundo prototipo. En la Figura 60 se observa la sensibilidad espectral para el instrumento, mientras que en la Figura 61 se observa la del sensor BH1750, que fue presentada en el apartado 2.2.2.8 – Sensor de luz BH1750.

Figura 58:Comparativa del luxómetro con el LX1330B sin utilizar el vidrio.

Figura 59: Comparativa del luxómetro con el LX1330B utilizando el vidrio protector

78

Figura 60: Sensibilidad espectral del instrumento LX1330B.

Extraído de “ILUACIHER9000. MEDIDOR DE ILUMINACIÓN DIGITAL. MANUAL DE INSTRUCCIONES” The pure Factory.

Figura 61: Respuesta espectral del sensor BH1750.

Extraído de “BH1750FVI Digital 16bit Serial Output Type Ambient Light Sensor IC Technical Note “.

No.11046EDT01. 2011.11 - Rev. ROHM Semiconductor.

En dichas figuras se puede apreciar que la ganancia unitaria o 100% se da para longitudes de onda de 550nm para el primer caso y en 580 aproximadamente para el segundo caso. Otro factor importante a considerar, es el hecho de que el luxómetro LX1330B, como menciona en su hoja de datos, posee un filtro en el fotodiodo y por otro lado se puede apreciar en las fotos que la punta donde está colocado el sensor del luxómetro LX1330B está cubierta por una cúpula que direcciona la luz directo al fotodiodo. Este es un factor muy importante, como observa en la Figura 24 del sensor BH1750, en el cual se observa la importancia del ángulo de incidencia de la luz.

79 Con el fin de eliminar la diferencia producida por el vidrio se tomaron diferentes muestras de incidencia lumínica con y sin vidrio para poder visualizar el comportamiento del error en un

rango abarcativo de intensidad de luz. En la Tabla 6 se observa los datos relevados.

Intensidad lumínica con

vidrio (lx)

Intensidad lumínica sin

vidrio (lx)

Diferencia (lx)

5 6 1

8 10 2

28 30 2

37 44 7

42 48 6

72 80 8

86 100 14

121 134 13

170 185 15

255 280 25

313 348 35

351 394 43

599 660 61

642 716 74

695 777 82

876 970 94

5143 5826 683

5789 6892 1103

8853 10278 1425

28579 31662 3083

37568 41261 3693

Tabla 6: Comparativa de valores de intensidad de luz obtenidos en el prototipo II con y sin vidrio protector.

Se puede evidenciar que el agregado del vidrio genera una atenuación de la onda incidente, produciendo una lectura menor en los casos que se utiliza el vidrio. En la Figura 62 se muestra la relación entre la medición de intensidad de luz con vidrio y el error por cada medición puntual.

80

Figura 62: Curva de error vs medición con vidrio.

Por otro lado, en la Figura 63 se muestra la curva para los primeros valores de la Figura 62 que no logran verse en dicha curva.

Figura 63: Primeros valores en la curva de error vs medición con vidrio.

Se puede observar que la tendencia cambia a partir de los 5000 lx, por lo que se decidió implementar dos curvas de corrección: una para mediciones por debajo de 5000 lx y otra por encima de 5000 lx. Dichas curvas se implementaron en el software de segundo prototipo para corregir el error producido por el uso del vidrio. En las Figuras 64 y 65 se muestra la curva de tendencia para ambas zonas. En cada curva se puede observar la relación lineal que aproxima los puntos tomados.

81 Respecto al sensor de UV, para verificar su funcionamiento se volvió a utilizar como instrumento de comparación del sensor provisto por los directores del trabajo en el apartado 2.3.4 – Pruebas y resultados prototipo I. Si bien este instrumento utiliza el mismo sensor que el del prototipo II, se verificó principalmente que la acción del vidrio en este prototipo no influyera notoriamente en la medición del sensor, Se realizaron mediciones puntuales en ambientes

Figura 64: Curva de error para mediciones hasta 5000 lx.

Figura 65: Curva de error para mediciones por encima de 5000 lx.

82 internos y externos y manteniendo el ángulo de incidencia de ambos sensores de forma similar para evitar errores. Los resultados mostraron mediciones similares entre ambos instrumentos y satisfactorias en comparación con el sensor de UV utilizado en el prototipo I.

Luego de estas mediciones se concluye que las mejoras del sistema en esta segunda versión se han cumplido de forma exitosa, logrando un sistema optimizado en todos los aspectos y en conformidad con lo pedido con el cliente.