Simulação de Frenos Controlados por Microcontrolador

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
 
 
 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA 
 UNIDAD TICOMAN 
 
 
 
 “PROPUESTA Y SIMULACIÓN DE FRENOS 
 CONTROLADOS POR MICROCONTROLADOR” 
 
 
 
 T E S I N A 
 
 QUE PARA OBTENER EL TITULO DE 
 INGENIERO EN AERONÁUTICA 
 
 PRESENTA: 
 FERNANDO EMMANUEL LOZADA ORDAZ 
 OSCAR MIGUEL SÁNCHEZ LÓPEZ 
 
 ASESORES: 
 ING. RODRIGO AVILÉS VILLAREAL 
 M. EN I. RAYMUNDO HERNÁNDEZ BÁRCENAS 
 
 MEXICO, D.F. FEBRERO, 2013 
 
 
[ I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L E S I M E T I C O M A N ] 
 
Página II 
CARTA DE VISTO BUENO DE LA TESINA 
 
 
[ I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L E S I M E T I C O M A N ] 
 
Página III 
AGRADECIMIENTOS 
Mi primera y mayor deuda de gratitud es para mis padres, porque gracias a su apoyo 
consejos, admiración y respeto he llegado a realizar una de mis metas más grandes. 
 La cual constituye la herencia más valiosa que pudiera recibir. A quienes la ilusión de su 
existencia ha sido convertirme en una persona de provecho. 
Doy gracias a ti señor por haberme dado a estas personas queridas y por darme la 
oportunidad de entrar en el bello y maravilloso mundo del saber. Por haberme 
permitido llegar hasta el fin de mi carrera. 
A mis compañeros y amigos que irán siempre unidos en mi memoria como el más grato 
recuerdo de mi vida estudiantil. 
Y a mis maestros, por el gran legado de sabiduría que me supieron impartir. 
 
 
Fernando Lozada Ordaz 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[ I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L E S I M E T I C O M A N ] 
 
Página IV 
AGRADECIMIENTOS 
Quiero agradecer a todas la gente cuya cooperación y dedicación a la elaboración de 
esta obra y sobre todo a los profesores y maestros que sin su ayuda no hubiera sido 
posible terminar esta ingeniería. También agradezco al INSTITUTO POLITÉCNICO 
NACIONAL que me albergo, me instruyo y sobretodo me dio una visión que difícilmente 
se habría podido alcanzar hace algunos años. 
Mi más grande agradecimiento a mi Madre Norma Julieta López Sánchez que desde que 
tengo memoria siempre me ha apoyado en cada paso que he dado buscando al igual 
que yo el ver terminar a su hijo una carrera universitaria, a mi Padre Juan Manuel 
Sánchez Rivera que al igual que mi madre siempre me ha ayudado y apoyado para que 
yo pudiera realizarme. 
A mis hermanos Gerardo y Victor que me han impulsado siempre con su amor y han 
creído en mi además de estar en los momentos más importantes de mi vida. 
Agradezco a mi novia Evelin por compartir el viaje en mi carrera estudiantil el 
compartir nuestras historias y en especial el hecho de ampliar mi comprensión y 
capacidad para ser lo mejor que puedo ser. A mi hija Itzel Yatzil por su amor, ternura, 
vulnerabilidad y por su gran aprecio. El desafío de ser padre me permitió comprender 
las luchas de mis padres y amarlos aun mas por ello. El ser padre me ayudo 
especialmente a comprender y amar a mis padres. 
Quiero agradecer al Maestro en Ciencias Raymundo Hernández Bárcenas y al Ingeniero 
Rodrigo Avilés Villareal por su valiosa guía en la elaboración de esta tesina pues sin su 
ayuda hubiera sido imposible terminarla satisfactoriamente. 
 
 
 Oscar Miguel Sánchez López
 
 
[ I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L E S I M E T I C O M A N ] 
 
Página V 
RESUMEN 
El sistema de frenos tiene la misión de aminorar la velocidad del aeroplano en tierra y 
en su caso pararlo. En esta tesina lo que se realizo es una simulación de un sistema de 
frenos controlados mediante un micro-controlador. 
 
Este sistema es controlado mediante un programa de lenguaje C, el cual hace mover los 
pedales que estos a su vez activan los frenos, cada pedal es movido independientemente 
se puede accionar el pedal derecho y el pedal izquierdo o de manera simultánea los 
cuales usan unos servo-motores para que hagan funcionar el sistema. 
 
Los frenos de los aviones son de disco, con dos características principales: solo tienen 
frenos las ruedas del tren principal, y cada rueda o conjunto de ruedas de un mismo 
lado tiene un sistema independiente. 
 
El tren de aterrizaje sirve de soporte al aeroplano, posibilita su movimiento sobre la 
superficie y amortigua el impacto del aterrizaje. 
 
El tren de aterrizaje se compone de un tren principal que soporta el peso del avión y 
absorbe los impactos del aterrizaje, y una rueda secundaria que sirve como apoyo 
estable al avión y normalmente tiene capacidad direccional. 
 
Esta disposición permite un frenado diferencial (una rueda más que otra para ayudar en 
los giros) o normal (ambas ruedas con la misma intensidad).Para frenar el avión se pisa 
sobre la parte superior de los pedales del timón de dirección. La inmovilización del 
avión en el suelo se logra mediante un freno de aparcamiento (parking brake). 
 
El tren principal está formado por dos ruedas situadas lo más cerca posible del centro 
de gravedad del avión, en el fuselaje o debajo de las alas. La rueda direccional puede 
estar situada en la cola del aeroplano, o debajo de la nariz (morro) del avión. En el 
primer caso el tren se denomina de patín de cola, y en el segundo tren tipo triciclo. 
 
Para controlar en tierra el frenado del aeroplano, el piloto hace girar la rueda 
direccional pisando sobre la parte inferior del pedal correspondiente. Pedal derecho y 
pedal izquierdo. 
 
Usamos una pantalla LCD como indicador que nos informa de la posición de los pedales 
los cuales nos indicaran si están a 90 grados y en funcionamiento es decir encendido y 
apagado. Si la pantalla está apagada el sistema no está en funcionamiento; si la pantalla 
está prendida el sistema está encendido y empezaran a girar los servomotores. 
 
 
 
 
 
 
[ I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L E S I M E T I C O M A N ] 
 
Página VI 
ABSTRACT 
The brake system has a mission to reduce the speed of the airplane on the ground and 
stop if necessary. In this thesis it was done is a simulation of a braking system 
controlled by a microcontroller. 
This system is controlled by a C language program, which makes the pedals move these 
in turn activate the brakes, each pedal is moved independently operable pedal right and 
left pedal or simultaneously which use a servo motors to make the system work. 
The aircraft brakes are discs with two main features: only have brakes the main gear 
wheels, and each wheel or set of wheels on the same side has an independent system. 
The landing gear support serving the aircraft allows its movement on the surface area 
and absorbs the landing impact. 
The landing gear consists of a main gear that supports the weight of the aircraft and 
landing shock absorption, and a secondary wheel which serves as stable support plane 
and usually has directional capability. 
This provision allows a differential braking (a wheel to help more than anything in the 
turns) or normal (both wheels with the same intensity.) To slow down the aircraft 
pressing on the upper part of the foot pedals of the steering. The immobilization of the 
aircraft on the ground is achieved by a parking brake (parking brake). 
The main landing gear is composed of two wheels located closest to the center of 
gravity of the aircraft, on the fuselage or beneath the wings. The steering wheel may be 
located at the tail of the aircraft, or below the nose of the aircraft. In the first case the 
gear is called tail skid,and the second gear wheel type. 
To control the aircraft braking on the runway, the pilot turns the steering wheel 
pressing on the upper part of the right and left side of the foot pedals. 
We use an LCD screen as indicator that reports the position of the pedals, which indicate 
if they are at 90 degrees and operating, that is, on and off. If the display is off, the system 
is not in operation, if the screen is on the system is operating and the servomotors will 
begin to rotate. 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 1 
 
INDICE 
PÁGINA 
Portada I 
Carta de Visto Bueno de la Tesina II 
Agradecimientos III 
Resumen V 
Abstract VI 
Glosario de acrónimos 4 
Glosario de términos 7 
Lista de tablas y figuras 10 
Introducción 12 
Antecedentes 13 
 
Capítulo 1 Ejemplo De Un Sistema De Control Y Descripción del sistema de frenos, 
El Cual Ayuda Al Auto-Frenado En las Aeronaves 16 
 
1.1 SISTEMA DE CONTROL LA BSCU 17 
1.2 CONTROL ELECTRÓNICO 18 
1.3 LAS SEÑALES DE CONTROL 19 
1.4 DESCRIPCIÓN 20 
1.5 SISTEMA VERDE DEL HIDRAULICO DE LOS FRENOS 20 
1.6 SISTEMA VERDE PTU 21 
1.7 CONEXIONES ELÉCTRICAS 21 
1.8 FRENADO AUTOMÁTICO 22 
1.9 SISTEMA DE RUEDAS MÚLTIPLES 23 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 2 
 
Capítulo 2 Nuestros Elementos de Entrada y Salida 25 
 
2.1 DISPOSITIVOS DE ENTRADA 26 
2.2 SENSORES 26 
2.3 CARACTERÍSTICAS DE UN SENSOR 27 
2.4 DESCRIPCIÓN DE ALGUNOS SENSORES: 28 
Sensores de posición 28 
Sensores de proximidad 28 
Micro interruptores 29 
Inductivos 29 
2.5 CONVERSIÓN ANALÓGICA/DIGITAL 31 
2.6 POTENCIÓMETROS 32 
2.6.1 ¿QUE ES UN POTENCIOMETRO? 33 
2.7 SENSORES DIGITALES DE USO GENERAL: 35 
2.8 PANTALLA LCD 36 
 
Capítulo 3 Microcontroladores nuestro elemento de control, y programas de 
controlador 39 
 
3.1 ¿QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR? 40 
3.1.2 DIFERENCIA ENTRE MICROPROCESADOR Y MICRO CONTROLADOR 40 
3.1.3 ARQUITECTURA INTERNA 40 
3.2 MEMORIA DE PROGRAMA 41 
3.3 TIPOS DIFERENTES DE INTERRUPCIONES 43 
3.4 OSCILADOR 44 
3.4.1 OSCILADOR XT 44 
3.5 CARACTERISTICAS DEL MICROCONTROLADOR PIC16F876 45 
3.6 PROTEUS 46 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 3 
 
3.6.1 ISIS 47 
3.7 COMPILADOR PCW CCS 48 
3.7.1 CARACTERÍSTICAS DEL LENGUAJE C PARA ESTE COMPILADOR 49 
3.7.2 FUNCIONES PRECOMPILADAS 49 
3.7.3 UTILIDADES ADICIONALES 49 
 
Capítulo 4 Elemento de actuación el sistema simulado, Servomotores 52 
 
4.1 SERVOMECANISMOS 53 
4.2 SERVOMOTORES PARA ACTUACIÓN 55 
4.3 FUNCIONAMIENTO DEL SERVOMOTOR 56 
4.4 TERMINALES 57 
4.5 CONEXIÓN DE UN SERVOMOTOR A UN MICROCONTROLADOR58 
 
Capítulo 5 Programación y simulacion del sistema de frenado 60 
 
5.1 PROGRAMA EN LENGUAJE C 61 
5.2 SISTEMA SIMULADO EN PROTEUS ISIS 65 
 
 
 
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 69 
REFERENCIAS 70 
ANEXOS 
¡Error! Marcador no definido. 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 4 
 
G L OS A RI O D E A CR Ó NI M O S 
PLC. (Controladores lógicos programables) 
 
BSCU. (Brake Steering Control Unit) unidad de control de frenado y de dirección 
 
CPU. (Central Processing Unit) Unidad Central de Procesamiento) 
 
ABS. (Antilock Brake System) Sistema Antibloqueo de Ruedas. 
 
RTO. (Rejected takeoff) Aborto de despegue. 
 
KW. Kilovatio.o kilowatt. 
 
MAX. Desaceleración maxima. 
 
MED. Desaceleración media. 
 
UP. (Unifield Process) Proceso unificado. 
 
BSELV. Válvula de selector de frenado. 
 
NSV. Válvula normal 
 
ALT SV. Válvulas alternativas. 
 
PT. Transductores de Presión. 
 
TACH. Tacometros. 
 
ARINC. (Aeronautical Radio Incorporation.) 
 
BTMU. Unidad de Monitoreo de freno de Temperatura. 
 
EDP. (Electronic Data Processing) tratamiento electrónico de datos. 
 
PTU. (Power Transfer Unit) Unidad de Transferencia de Potencia. 
 
NTC. (Negative Temperature Coefficient) Coeficiente negativo de Temperatura. 
 
PTC. (Positive Temperature Coefficient) Coeficiente positivo de Temperatura. 
 
LDR. (Light Dependent Resistors) Fotorresistor. 
 
AC. Corriente Alterna 
 
DC. Corriente Directa. 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 5 
 
PIC. (Peripheral Interface Controller) Controlador de Interfaz Periférico. 
 
A/D. Analógico/Digital. 
 
BIT. (Binary Digit) Digito Binario. 
 
Vcc. Voltaje con corriente directa. 
 
R. Resistencia. 
 
LIN. Lineal. 
 
LOG. Logaritmo. 
 
μF. Faradio. 
 
LCD. (Liquid Cristal Display) Pantalla de Cristal Líquido. 
 
HD. (High Definition) Alta Definición. 
 
UCP. Unidad Central de Proceso. 
 
UC. Unidad de Control. 
 
RAM.(Random Access Memory) Memoria de Acceso Aleatorio. 
 
EIS. (Executive Information System). Sistema de Información Ejecutiva. 
 
USB. (Universal Serial Bus) 
 
ROM.(Read Only Memory) Memoria de solo Lectura. 
 
EPROM. (Erasable Programmable Read-Only Memory) Memoria Programable 
Borrable. 
 
OTP. (One Time Programmable) Programable una sola vez. 
 
EEPROM. (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) Memoria de sólo 
lectura programable y borrable eléctricamente. 
 
WDT. (Watchdog Timer) Perro guardian. 
 
TMRO. Temporizador. 
 
OSC. Oscilador. 
 
VPP. Voltaje de grabación. 
 
VDD. Voltaje de Alimentación. 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 6 
 
mA. Miliamperio. 
 
MHz. Megahercio. 
 
kHz. Kilohercio. 
 
pF. Pico Faradio. 
 
RISC. (Reduced Instruction Set Computer) Computador con Conjunto de 
Instrucciones Reducidas. 
 
POP. (Power on Reset) 
 
CCS. (Custom Services Incorporated) 
 
SPICE. (Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis) Programa de 
simulación con énfasis en circuitos integrados. 
 
VSM. ( Virtual Modelling System) Sistema de Modelado Virtual 
 
ISIS. (Integrated Standby Instrument System) Sistema Integrado de Instrumentos de 
espera. 
 
PCW. (Previously Complied With)Compilador de cumplimiento. 
 
DST. (Device selection tool) Selección de Dispositivos. 
 
DV. (Device Editor) Editor de dispositivos. 
 
JIS. (Japanese Industrial Standard) Estándar Industrial Japonés. 
 
TTL. (Transistor Transisitor Logic) Lógica transistor a transistor. 
 
PWM. (Pulse Width Modulation) Modulación de ancho de pulso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 7 
 
G L OS A RI O D E T ÉR M I NOS 
Simulación. La simulación es la representación de un proceso o fenómeno mediante 
otro más simple, que permite analizar sus características 
 
Micro-controlador. Es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres 
unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S, es decir, 
se trata de un computador completo en un solo circuito integrado. 
 
Sistemas de control. Es un conjunto de dispositivos de diversa naturaleza (mecánicos, 
eléctricos, electrónicos, neumáticos, hidráulicos) cuya finalidad es controlar el 
funcionamiento de una máquina o de un proceso. 
 
Tren de aterrizaje. Es la parte de cualquier aeronave encargada de absorber la energía 
cinética producida por el contacto entre la aeronave y la pista durante la fase de 
aterrizaje. 
 
Lenguaje C. es un lenguaje de programación de alto nivel con más potencia y dominio 
sobre los recursos del sistema. 
 
Sistema eléctrico. El conjunto de medios y elementos útiles para la generación, el 
transporte y la distribución de la energía eléctrica. Este conjunto está dotado de 
mecanismos de control, seguridad y protección. 
 
Sistema de frenos. Es medio de desaceleración o detención del avión después del 
aterrizaje, durante la toma de contacto Y durante la operación de rodaje 
 
RAM. Es un dispositivo de almacenamiento de datos que permite acceder rápido a la 
información. 
 
ROM. Es un medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos 
electrónicos, que permite sólo la lectura de la información y no su escritura, 
independientemente de la presencia o no de una fuente de energía. 
 
Sistema neumático. Es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de 
Transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. 
 
Puertos. Es una forma genérica de denominar a una interfaz a través de la cual los 
diferentes tipos de datos se pueden enviar y recibir. 
 
Mecanismo. Es un dispositivo que transforma el movimiento producido por un 
elemento motriz (fuerza de entrada) en un movimiento deseado de salida (fuerza de 
salida) llamado elemento conducido. 
 
Antideslizante. Dispositivo que se aplica a los neumáticos de los vehículos de motor 
para evitar su deslizamiento sobre superficies resbaladizas. 
 
Neumáticos. Es una pieza de caucho que se coloca en las ruedas de diversos vehículos 
 
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y máquinas. Su función principal es permitir un contacto adecuado por adherencia y 
fricción con el pavimento, posibilitando el arranque, el frenado y la guía. 
 
Interruptor. Un dispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una 
corriente eléctrica. 
 
Sistema hidráulico. Es un conjunto de dispositivos que mediante la utilización de un 
flujo de líquidos permite generar un movimiento el cual puede ser aprovechado en 
forma de energía. 
 
Sensor. Es un cilindro con un pistón en su interior que transforma la potencia del fluido 
en trabajo y crea la potencia necesaria para mover un sistema del avión o una superficie 
de control. 
 
Unidad de Control. Es la secuencia de pasos de modo que la computadora lleve a cabo 
un ciclo completo de ejecución de una instrucción y hacer esto con todas las 
instrucciones de que conste el programa. 
 
LCD. es una pantalla de panel plano, pantalla de visualización electrónica, o pantalla de 
vídeo que utiliza las propiedades de modulación de la luz de los cristales líquidos. Los 
cristales liquidos no emiten luz directamente. 
 
Válvulas. Es un Mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de 
una máquina o sistema. 
 
Conexión eléctrica. Es uno o varios circuitos eléctricos destinados a un uso específico y 
que cuentan con los equipos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de 
ellos y los aparatos eléctricos conectados a los mismos. 
 
Conector. Es un dispositivo para unir circuitoseléctricos. 
 
Unidad Central de Procesamiento. Es el componente principal del ordenador y de 
otros dispositivos programables que interpreta las instrucciones contenidas en los 
programas y procesa los datos. 
 
Sistemas de ruedas. Consiste en una bomba que se incorpora a los circuitos del líquido 
de freno y en unos detectores que controlan las revoluciones de las ruedas. Si en una 
frenada brusca una o varias ruedas reducen repentinamente sus revoluciones, el ABS lo 
detecta e interpreta que las ruedas están a punto de quedar bloqueadas sin que el 
vehículo se haya detenido. 
 
Sistema: es la combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen un 
determinado objetivo. 
 
Perturbación: es una señal que tiende a afectar el valor de la salida de un sistema. Si la 
perturbación se genera dentro del sistema se la denomina interna, mientras que una 
perturbación externa se genera fuera del sistema y constituye una entrada. 
 
Variable controlada: Variable dinámica que se regula. Esta variable es medida por los 
sensores. 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 9 
 
Variable de control: Variable entregada por el controlador para ser aplicada al 
actuador, después de ser transformada y amplificada. Esta variable depende de la 
variable error. 
 
Variable de error: Desviación de la variable controlada con respecto al punto de 
referencia. El regulador digital responde en dependencia de esta variable. 
 
Variable dinámica: Parámetro físico que cambia espontáneamente o por influencia 
externa. Algunas variables dinámicas pueden requerir regulación. 
 
Programa: Secuencia de instrucciones que obliga al ordenador a realizar una tarea 
determinada. Serie de instrucciones que sigue el ordenador para llevar a cabo una tarea 
determinada. 
 
Control: Selección de las entradas de un sistema de manera que los estados o salidas 
cambien de acuerdo a una manera deseada. Ver sistema de control. Ver principio de 
variedad necesaria. 
 
Oscilador. Es un circuito que es capaz de convertir la corriente continua en una 
corriente que varía de forma periódica en el tiempo (corriente periódica); estas 
oscilaciones pueden ser senoidales, cuadradas, triangulares, etc., dependiendo de la 
forma que tenga la onda producida. 
 
EPROM. Son memorias que se pueden eliminar. Estos chips disponen de un panel de 
vidrio que deja entrar los rayos ultra-violeta. 
 
Señal analógica: Señal continua cuya amplitud puede adoptar un intervalo continúo de 
valores. En la práctica se emplea el término "tiempo continuo" en lugar de "analógica", 
pero estrictamente hablando no son sinónimos (una señal analógica es continua pero no 
cuantificada). 
 
Señal digital: Señal discreta con amplitud cuantificada. Dicha señal se puede 
representar mediante una secuencia de números (por ejemplo, binarios). En la práctica 
muchas señales digitales se obtienen mediante el muestreo de señales analógicas que 
después se cuantifican; la cuantificación es lo que permite que estas señales analógicas 
sean leídas como palabras binarias. 
 
Señal discreta: Señal definida sólo en valores discretos de tiempo (la variable t está 
cuantificada). 
 
Variable de entrada: Es una variable del sistema tal que una modificación de su 
magnitud o condición puede alterar el estado del sistema. 
 
Variable de salida: es una variable del sistema cuya magnitud o condición se mide. 
 
PLC: Dispositivo electrónico de propósito especial utilizado en la industria como 
elemento de control y monitoreo de máquinas, motores, válvulas, sensores, medidores, 
etc. Este dispositivo tiene características de elemento programable y la capacidad de 
poder conectarse a un red. Área de aplicación: automatización de industrias y el control 
de máquinas industriales, control de líneas de producción, bancos de pruebas. 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 10 
 
L I S T A DE TA B LA S Y FI G U RA S 
 
TABLAS PÁGINA 
Tabla 2.1 Señal Analogica 30 
Tabla 2.2 Señal Digital 30 
Tabla 2.3 Comportamiento de un Conversor 31 
Tabla 2.4 Conversión Analogica Digital 32 
Tabla 2.5 Grafica en Potenciómetros Logarítmicamente 34 
Tabla 2.6 Formatos 38 
Tabla 4.1 Identificación de los terminales de los servos, según diversos fabricantes 57 
FIGURAS 
 
Figura 1.1 Sistema Hidráulico Simple 15 
Figura 1.2 Diagrama Control Electrónico 18 
Figura. 1.3 El freno automático sistema de control (Dunlop Aerospace International) 22 
Figura. 1.4 Sistemas de Ruedas Boeing 777 24 
Figura 2.1 Diagrama de Sistemas Electronicos 26 
Figura 2.2 Sensor de Posición con Potenciómetro 28 
Figura 2.3 Sensores de Proximidad. 28 
Figura 2.4 Sensores Inductivos 29 
Figura 2.5 Copmonentes de un Sensor 29 
Figura 2.6 Diagrama de un Potenciómetro 33 
Figura 2.7 Descripción de un Potenciómetro 34 
Figura 2.8 Diagrama Switch 35 
Figura 2.9 El patillaje de un LCD típico 36 
Figura 3.1 Microcontroladores 42 
Figura 3.2 Conexión Típica de un Oscilador 44 
Figura 3.3 Encapsulado DIP, SOIC de 28 pines 46 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 11 
 
Figura 3.4 Encapsulado DIP, SOIC de 40 pines 46 
Figura 3.5 Entorno de trabajo PROTEUS (fuente: Labcenter Electronics) 47 
Figura 3.6 El entorno del programa ISIS 48 
Figura 4.1 Sistema de Control Realimentado de Posición 53 
Figura 4.2 Servomotor de Radiocontrol 54 
Figura 4.3 El Despiece de un Servo 55 
Figura 4.4 Ensamble de Un Servomotor55 
Figura 4.5 Tren de impulsos para control de un servo de radiocontrol Futuba S3003 56 
Figura 4.6 Conexión del PIC16F84A para el control del servomotor 58 
Figura 4.7 Sistema de control realimentado de posición 59 
Figura 5.1 Diseño del Sistema 65 
Figura 5.2 Freno Apagado 66 
Figura 5.3 Freno encendido 66 
Figura 5.4 sensor 1 Valvula selectora. 67 
Figura 5.5 Valvulas normales 1 y 2 en Movimiento 68 
Figura 5.6 Sensor 2 Valvulas a 90° 68 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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I NT RO DU CCI Ó N 
El sistema de frenos automatizado o con un auto control es una herramienta nueva e 
innovadora para la industria aeronáutica ya que son esenciales para efectuar 
operaciones eficaces y seguras. El sistema de frenos tiene como objetivo aminorar la 
velocidad del aeroplano en tierra. 
 
En esta tesina proponemos y simulamos el funcionamiento básico del sistema de frenos 
con un servomotor, así como las funciones de éstos y el desarrollo que han venido 
teniendo desde su invención hasta nuestros días. También veremos algunas clases de 
sensores y su funcionamiento. 
Una consideración importante es que el tiempo de respuesta del servomotor es 
instantáneo, una vez que el objeto que se necesita mover cae dentro de su rango de 
operación. 
 
Lo que pretendemos en esta tesina es que las aeronaves pequeñas que no cuentan con 
este tipo de sistemas lo adopten y lo adquieran para un mejor funcionamiento del 
sistema de frenos. Por ejemplo la aeronave (Piper) usa una palanca que al tirar de ella 
bloquea los frenos, la aeronave (Cessna) usa un mando de varilla que al pisar los frenos 
los bloquea y se desactivan al volver a pisar los frenos. 
 
El sistema del auto frenado se utiliza para proporcionar un medio de desaceleración, 
detención del avión durante la operación del rodaje. Los frenos instalados en cada una 
de las ruedas del tren aterrizaje se activan por el movimiento del pedal. El interruptor 
de este control esta en el centro del panel de instrumentos del piloto, cuenta con cinco 
niveles y un despegue rechazado o aborto de despegue (RTO). El sistema utiliza la señal 
de los giros de la rueda para el control de la desaceleración. Este sistema compara la 
velocidad del avión con el nivel de frenado para generar una presión de mando para el 
control de la servo válvula. 
 
El propósito del sistema de frenos controlados por un micro-controlador en los aviones 
es facilitar el aterrizaje o despegue. Por lo que es importante que este sistema lo 
adquieran todas las aeronaves ya que estos sistemas son diseñados para adaptarse a la 
mayoría de las condiciones ambientales y de las configuraciones de los aviones. 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 13 
 
A N T EC ED EN T ES 
Los sistemas hidráulicos hicieron su aparición en los aviones en la década de 1930, 
cuando el tren de aterrizaje retráctil se introdujo. Desde entonces un número creciente 
de tareas se han realizado mediante la aplicación de energía hidráulica y la demanda de 
potencia en consecuencia, ha aumentado considerablemente. La potencia hidráulica se 
vio como un medio eficaz para transferir el poder de pequeños movimientos de baja 
energía en la cabina del piloto a las demandas de alta y energía en la aeronave. Los 
sistemas hidráulicos ahora tienen un papel importante que desempeñar en todos los 
aviones modernos, tanto militar como civil. 
La introducción de controles de vuelo con motor era una aplicación de energía 
hidráulica por la que el piloto fue capaz de mover las superficies de control con cada vez 
mayores velocidades y exigencias de maniobrabilidad. Este recurso trajo lo hidráulico 
en el área de sistemas de seguridad críticos en los que las simples fallas no se podían 
permitir arriesgar la aeronave. El sistema fue desarrollado para tener en cuenta este 
uso de múltiples bombas, acumuladores para almacenar energía y métodos de 
aislamiento de fugas. 
El sistema hidráulico de hoy sigue siendo una fuente más eficaz de la energía para 
controles de vuelo primarios y secundarios, y para el tren de aterrizaje, sistemas de 
freno y sistemas antideslizantes. 
El atractivo del avión totalmente eléctrico ha sido un premio tentador, y numerosos 
documentos técnicos han evaluado los méritos relativos durante al menos los últimos 
treinta años. La potencia hidráulica sin embargo, ha mantenido su posición debido a una 
combinación única de características deseables, al menos no de los cuales es el bajo 
peso por unidad de potencia. Para la elección del tipo de sistema de ciertas 
características generales, a menudo en conflicto, los requisitos principales son el bajo 
peso, bajo volumen, bajo costo inicial, alta fiabilidad y bajo mantenimiento. Los dos 
últimos son los componentes esenciales de bajo costo de propiedad. Los sistemas 
hidráulicos cumplen con todos estos requisitos razonablemente bien, y tienen atractivos 
adicionales. Los pequeños diámetros de las tuberías se prestan a la flexibilidad de la 
instalación, el uso de aceite como fluido de trabajo proporciona un grado de lubricación, 
y las sobrecargas del sistema pueden resistir sin daños. 
Dentro de los límites de su resistencia estructural, los actuadores pueden detener y, en 
algunos casos, en realidad invertir la dirección. Ellos volverán a las condiciones de 
trabajo con toda normalidad en la remoción de la sobrecarga. Muchos ingenieros 
mecánicos consideran que estas atracciones hacen al sistema hidráulico flexible y más 
robusto que un sistema de accionamiento eléctrico con la demanda de potencia misma. 
Las últimas décadas han visto la introducción cada vez más rápido de los sistemas de 
procesamiento digital, tanto para la supervisión del rendimiento del sistema y para 
realizar funciones de control. Esto ha demostrado ser un gran paso adelante, 
permitiendo algunas deficiencias previas que hay que superar y abriendo el camino a 
las bombas y válvulas “inteligentes”.[2] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 14 
 
Diseño de los Circuitos 
 La mayoría de las aeronaves en uso hoy en día necesitan de energía eléctrica para un 
número de tareas. Muchas de las funciones a realizar no deben afectar la operación 
segura de la aeronave y no deben funcionar incorrectamente, es decir, deben operar 
cuando se le ordena, no deben operar cuando no se ordenó y no deben fallar totalmente 
bajo condiciones de falla. Estos requisitos, junto con el tipo de aeronave, determinan el 
diseño de un sistema eléctrico. Al iniciar el diseño de cualquier sistema eléctrico nuevo 
se debe determinar las funciones a realizar, y en segundo el lugar, se debe evaluar su 
importancia para la seguridad del vuelo. [2] 
Así, una lista de funciones puede aparecer como: 
 Controles primarios de vuelo. 
 Ascensores Timones Alerones estabilizadores 
 Controles secundarios de vuelo 
 Flaps Slats Spoilers frenos aerodinámicos 
 Sistemas de utilidad: 
Tren de aterrizaje, frenos de las ruedas, dirección del tren de nariz, reabastecimiento de 
combustible en vuelo, puertas de embarque de carga, puertas de los compartimentos de 
carga, escaleras de pasajeros, muchas otras funciones se llevan a cabo en diversas 
aeronaves por el sistema eléctricos, pero los enumerados anteriormente se pueden usar 
como ejemplo típicode sistemas de aeronaves modernas. 
De la lista anterior, se puede concluir que todos los mandos de vuelo primarios son 
críticos para la seguridad del vuelo y en consecuencia no hay fallos únicos se debe 
permitir que se prevenga,, o incluso interrumpir momentáneamente su funcionamiento. 
Esto no significa necesariamente que su rendimiento no se puede permitir o degradar 
hasta cierto nivel predeterminado, pero siempre que la degradación se debe controlar 
sistemáticamente y el piloto debe tener conocimiento del estado del sistema. El mismo 
razonamiento puede aplicarse a algunos controles de vuelo secundarios, por ejemplo 
los flaps y slats. Otras funciones, comúnmente conocidos como "servicios" o 
"utilidades", pueden considerarse prescindibles después de un fallo, o puede ser 
necesario para operar en una sola dirección después de una selección positiva de 
emergencia por el piloto. En este caso, se debe prever el movimiento de emergencia que 
tendrá lugar en la dirección correcta, por ejemplo, los trenes de aterrizaje deben bajar 
cuando se seleccionan y las mangueras o sondas de reabastecimiento en vuelo deben 
salir cuando se seleccionan. No es esencial para que puedan volver a su posición 
anterior en caso de emergencia, ya que el avión puede aterrizar en condiciones seguras. 
Los frenos de las ruedas tienden a ser un caso especial donde el poder se proporciona 
frecuentemente en forma automática o selección, a partir de tres fuentes. [2] 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 15 
 
Una de ellas es una fuente de energía almacenada, que también permite una función de 
freno de estacionamiento que debe proporcionarse. En su forma más simple un sistema 
hidráulico se muestra en la figura. 1.1. La fuente primaria de energía en una aeronave es 
el motor, y la bomba hidráulica está conectada a la caja de cambios del motor. La bomba 
provoca un flujo de fluido a una presión determinada, a través de tuberías de acero 
inoxidable a diversos dispositivos actuadores. [2] 
 
Figura 1.1 Sistema Hidraulico Simple 
Este simple sistema es poco probable que satisfaga la condición indicada anteriormente, 
y en la práctica la mayoría de los aviones contienen múltiples bombas y conexiones de 
tubos para asegurar que los fallos y fugas individuales no agotan la totalidad del sistema 
de potencia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 16 
 
CA P Í T U LO 1 EJ EM P LO D E UN 
S I S T EM A D E CO NT R OL Y 
D ES C RI P CI Ó N DEL S I S T EM A D E 
F R EN OS , E L C UA L A Y U DA A L 
A U TO - F R ENA DO E N LA S 
A E RONA V ES . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 17 
 
La unidad de control de frenado y de dirección (BSCU) controla el frenado de las ruedas 
principales y la dirección de rueda. 
1.1 SISTEMA DE CONTROL LA BSCU 
 Realiza: 
- Control de frenado en modo manual o automático, 
 
-Regulación de Frenando, 
 
-Dirección de rueda, 
 
-La temperatura de frenos que indica, 
 
- Pruebas y monitoreo. 
 
Todas estas operaciones, excepto para el procesamiento de las señales de entrada 
analógicas y los comandos de salida, está garantizada por la tecnología digital. 
 
A. El control de frenado 
1. Configuraciones 
- Normal (Norma ON): 
Esta configuración permite el frenado en el modo manual (por la acción 
sobre los pedales de freno) o en modo automático (por selección de la tasa 
de desaceleración: MA, MED o LO). 
Independientemente del modo, la BSCU realiza la regulación de frenado 
(antideslizante). 
- Suplente (ALT ON): 
Esta configuración sólo permite saber el modo de frenado manual en 
regulación. 
- OFF alternativo (ALT OFF): 
Esta configuración, dirección de rueda no es posible. 
La BSCU también controla el freno de estacionamiento (PARK) y el frenado 
de las ruedas durante la retracción del tren de aterrizaje (UP).[1] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 18 
 
1.2 CONTROL ELECTRÓNICO 
El control electrónico de frenado y sistemas antideslizantes se ha introducido en varias 
formas para proporcionar características diferentes. Un sistema de antideslizamiento 
eléctrico con control de presión de adaptación se que se muestra en la figura. 1.2. En 
este sistema de la caja de control electrónico contiene cada rueda deceleración los 
circuitos de detección con referencia cruzada entre las ruedas y los circuitos de cambio 
para acoplar la válvula de control a través de la aeronave en caso de que la pérdida de 
una señal de velocidad de las ruedas se produzca. Cuando hay un aumento progresivo 
de la presión de frenado entre derrapes intenta mantener un alto nivel de presión y la 
eficiencia de frenado. 
El control de adaptación de presión de los vertederos de la válvula de presión 
hidráulica del freno cuando la válvula de solenoide en su primera fase es energizada por 
el comienzo de una señal de derrape. En la recuperación de velocidad de la rueda del 
solenoide esta se des energiza la presión de frenado se vuelve a aplicar en un nivel de 
presión reducida, dependiendo del intervalo de tiempo del derrape. La presión del 
frenado aumenta entonces a una velocidad controlada en busca del nivel de frenado 
máximo, hasta que la siguiente señal de derrape incipiente ocurra.[3] 
 
Figura 1.2 Diagrama de Control Electrónico 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 19 
 
1.3 LAS SEÑALES DE CONTROL. 
El sistema de frenado es controlado por la BSCU cuando la BSCU recibe las órdenes 
siguientes: 
- Una tensión del capitán y de primer oficial de los pedales de freno, 
- Información discreta MAX, MED o LO (frenado automático) de los 
conmutadores AUTO BRK pulsador (compartimiento de vuelo), 
- UP información discreta del freno de estacionamiento. 
La BSCU controla los componentes de frenado siguientes: 
- Una válvula de selector de frenado (BSELV), 
- 4 servo-válvulas normales (NSV), 
- 4 servo-válvulas alternativos (ALT SV) 
Este recibe las señales de 4 transductores de presión (PT) que permiten la corrección de 
las características estáticas servo valvas. 
B. Frenado regulación 
 
La BSCU realiza regulaciones de frenado en la norma EN EL ALT y 
configuraciones. 
Esta norma asegura neumáticos - adherencia pista, independientemente de las 
condiciones de la pista. 
El principio consiste en comparar la velocidad de la aeronave, reducido por un 
índice de deslizamiento predefinido, a la velocidad de cada una de las ruedas 
frenadas. 
Cuando la velocidad de la rueda cae por debajo de la diferencia de las aeronaves 
tasa de velocidad de deslizamiento, el ordenador genera una orden de liberación 
del freno. 
La BSCU utiliza la información transmitida en el mensaje de ARNIC por IRS 1 y 3 
y las velocidades de las ruedas entregadas por tacómetros TACH 1 a 4. 
 
C. Freno indicación de temperatura 
La BSCU procesa la información enviada por las Unidades de Monitoreo de freno 
de temperatura (BTMU). 
Se entrega mensajes ARINC para la visualización de la temperatura medida y 
genera una advertencia en caso de sobrecalentamiento en uno o más frenos. 
 
D. Prueba y monitoreo 
Estas funciones incluyen: 
- Prueba de los componentes internos BSCU, 
- Disponibilidad prueba de frenado automático y dirección asistida rueda de 
morro, 
- Prueba de la rueda delantera de dirección y componentes del sistema de 
frenado, 
- Seguimiento de los parámetros que garanticen la comunicación entre los dos 
sistemas, incluyendo, en la BSCU, inhibición de la rueda delantera de 
dirección y de frenado en la configuración alternativa.[1] 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 20 
 
La BSCU indica su estado a un equipo externo a través de: 
 
- Validez discretas, 
- Discretos disponibilidad, 
- Transmisión de los buses ARINC mantenimiento. 
1.4 DESCRIPCIÓN 
A. Descripción física 
La BSCU está en la forma de una caja rectangular con las siguientes 
características: 
1. Dimensiones (Ref. Fig. 1) 
- Altura: 193 mm (7,598 in) 
- Ancho: 190,5 mm (7,5 in) 
- Longitud:382,7 mm (15.067 pulgadas) 
 
2. Tratamiento de protección externa 
La unidad completa está protegida por dos capas de pintura: 
 
Una primera capa de pintura compuesta de: 
- Lavado de imprimación Metaflex A166 
- Endurecedor 91001 
- Thinner 98004 
 
Una segunda capa de pintura gris compuesto por: 
- Aeroflex s15/69-2520 
- Diluyente c25 / 2 
 
Todos los puntos de unión están protegidos con barniz azul PYROLAC 7E747.[1] 
1.5 SISTEMA VERDE DEL HIDRAULICO DE LOS FRENOS. 
 Los componentes de alimentación primaria de generación del sistema verde son: 
 Motor impulsado por Bomba (EDP) en el motor No. 3. 
 Unidad de transferencia de potencia (PTU). 
 Depósito hidráulico. 
 Acumulador. 
Todos los componentes, a excepción de la EDP, se encuentran en el compartimiento de 
equipo hidráulico. El sistema Verde alimenta lo siguiente: 
 1 flap motor 
 4 ascensor de spoilers (centrales y exteriores del ala izquierda y derecha) 
 Frenos neumáticos 
 Tren de aterrizaje - normal 
 Dirección del Tren de Nariz 
 Frenos de ruedas con excepción del freno de estacionamiento.[2] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 21 
 
1.6 SISTEMA VERDE PTU 
El PTU es una fuente de energía alternativa para el sistema verde. El PTU es una bomba 
y motor hidráulico de respaldo. Puede soportar todos los servicios del sistema verde a 
excepción de la stand-by AC / DC del generador. El motor es accionado por la presión 
del sistema amarillo y está conectado por un eje de accionamiento para una bomba en el 
sistema verde.[2] 
La PTU se controla desde el panel superior del sistema hidráulico por un interruptor de 
dos posiciones. Cuando el interruptor está en la posición ON se activa automáticamente 
cuando la presión del sistema verde cae por debajo de 2.600psi. Con el interruptor en la 
posición OFF, el motor está aislado del sistema Amarillo por una válvula motorizada. El 
movimiento de la válvula se indica mediante un indicador de color ámbar VÁLVULA 
PTU en el panel de cubierta de vuelo. La PTU también se puede utilizar en tierra para 
presurizar el sistema hidráulico verde, siempre que el depósito hidráulico está 
completamente cargado con aire.[2] 
1.7 CONEXIONES ELÉCTRICAS 
Las conexiones eléctricas son el modo por conector P13 (ARNIC 600 estándar) situado 
en la cara posterior. Este conector comprende pins 313, 250 de los que se utilizan, y los 
grupos de todas las entradas / salidas BSCU 
 
El equipo se compone de: 
- Una carcasa 
- Una unidad trasera 
- Una cara frontal. 
1. Carcasas 
La carcasa está equipada con seis guías de la tarjeta que sujetan las seis tarjetas 
electrónicas (dos tarjetas de adquisición, dos tarjetas de control, dos cartas de proceso), 
una tarjeta de distribución, cuatro módulos de alimentación y dos cubiertas. 
 
Una etiqueta de identificación cementada en la cara interior de la cubierta inferior lleva 
las indicaciones siguientes: 
- Colaborador del nombre 
- Referencia de pieza 
- Número de serie 
- Fecha. 
Unidad trasera 
La unidad posterior comprende un conector P13, dos tarjetas, y una tarjeta de 
Lightning1 INTERCONNECTION1 y dos, y LIGTHING2 INTERCONNECTION2, que están 
unidos a la unidad posterior.[1] 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 22 
 
Dos etiquetas de identificación están pegadas a la cara exterior de la unidad posterior. 
a. Etiqueta permanente: 
- Equipos designación 
- Número de serie 
- Fecha de fabricación 
- Nombre del fabricante 
- Inspección marca 
 
1.8 FRENADO AUTOMÁTICO 
Un sistema más completo es el sistema automático de control de frenado Dunlop el cual 
se ilustra en la figura 1.3 el cual permite a un avión que se aterrice y se detenga sin la 
intervención del frenado del piloto. Durante un frenado automático dos posiciones de 
tres vías de la válvula solenoide es energizado después del giro de las ruedas en marcha 
para alimentar a la presión del sistema a través de válvulas de conexión directamente a 
las válvulas antideslizantes en los que es modulado pasando a los frenos. Las señales 
procedentes del circuito de auto-frenado son responsables de la modulación de la 
presión en el freno para que coincida con una desaceleración pre seleccionado. Sin 
embargo, la intervención del piloto en el circuito de control anti-derrape o 
funcionamiento antideslizante anulará el auto-freno en todo momento para atender a 
las variaciones en las condiciones de la pista.[2] 
Figura. 1.3 El freno automático sistema de control (Dunlop Aerospace International) 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 23 
 
- En interés de la seguridad debe haber una serie de requisitos previos que deben 
cumplirse antes de que el auto-frenado se inicie: 
• El Switch del Auto-frenado debe estar encendido y requiere que este 
seleccionado la deceleración. 
• El interruptor anti deslizante debe estar encendido y en funcionamiento. 
• El Acelerador debe estar correctamente posicionado. 
• La presión hidráulica debe estar disponible. 
• Los pedales de freno no deben estar presionados. 
• Las ruedas deben estar girando 
 
- Con todas estas condiciones satisfechas el sistema de auto-frenado será operativo 
y retardará la aeronave a una velocidad predeterminada a menos que se 
reemplace por la actividad anti-derrape. 
- En cualquier momento durante la carrera de aterrizaje de auto-frenado podrá ser 
reemplazado por el piloto mediante la mejora de las palancas de potencia de 
motor o por la aplicación normal de los frenos.[2] 
1.9 SISTEMA DE RUEDAS MÚLTIPLES 
 
Los sistemas descritos hasta ahora se aplican a la mayoría de los sistemas de frenado 
de la aeronave. Sin embargo las grandes aeronaves tienen múltiples trenes y en 
ocasiones más de dos trenes principales. El Boeing 747-400 cuenta con cuatro trenes 
principales, cada uno con un total de cuatro ruedas. El Boeing 777 tiene dos trenes 
principales con seis ruedas cada uno. Estos sistemas tienden a ser más complejos y 
utilizar varios carriles de control dual redundante. El engranaje de Boeing 777 
principal se muestra en la figura. 1.4. 
 
Para fines de control las ruedas están agrupadas en cuatro filas de tres ruedas, cada 
una correspondiente a un canal de control independiente, como se muestra en la 
figura. Cada una de las líneas de tres ruedas - 1,5,9; 2,6,10 y así sucesivamente - es 
controlado por un controlador de doble redundancia situado en la unidad de control 
del sistema de freno (BSCU). Exigencias de frenado y las lecturas del sensor de 
velocidad de cada rueda se agrupan por cada canal y se vinculan con el canal de 
control respectivo. Los canales de control tienen fuentes de alimentación individuales 
para mantener la segregación del canal. Las interfaces BSCU con el resto de la 
aeronave mediante los sistemas A629 de izquierda y derecha de los buses de la 
aeronave. Este sistema se suministra por la división Hydro-Aire, parte de Crane 
Aerospace, y es indicativo de la sofisticación que los modernos sistemas de freno para 
ofrecer sistemas más grandes.[3] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 24 
 
 
Figura 1.4 sistemas de Ruedas Boeing777 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 25 
 
C A PÍ TU L O 2 NU E S T RO S 
E L E ME N TO S DE E N TR A DA Y 
S A L I DA . 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 26 
 
2.1 DISPOSITIVOS DE ENTRADA 
Son sensores electrónicos o mecánicos que toman las señales (en forma de temperatura, 
presión, ect.) del mundo físico y las convierten en señales de corriente o voltaje. 
 
Figura 2.1 Diagrama de Sistemas Electronicos 
 
2.2 SENSORES 
Los sensores son una herramienta esencial en nuestros días para la industria ya que con 
ellos podemos medir, limitar o simplemente automatizar procesos, son indispensables 
en casi cualquier área. 
 
Los sensores desarrollan tareas para las que antes se necesitaba de un operario, ahora 
realizan esta misma actividad sin tocar ni mover la pieza, con más precisión y rapidez, 
sin desgaste ni cansancio y a una fracción del costo, además una consideraciónimportante es que el tiempo de respuesta en los sensores es instantáneo, una vez que el 
objeto que se necesita detectar cae dentro de su rango de operación en el que trabaja o 
en el que se ajustó el sensor. 
 
Algo digno de mencionarse en este capítulo es que Pepperl Fuchs presento al mundo el 
primer sensor, este era un inductivo en 1958, y hoy sigue a la vanguardia de la 
innovación técnica en automatización. Llama la atención que solo 40 años después se 
estén produciendo 40.000.000 de sensores en más de 4.500 modelos distintos y que 
menos del 33% tenga más de 2 años de antigüedad y ninguno más de 8! Esta variedad 
es la respuesta de Pepperl Fuchs a pedidos especiales. La mayor parte de los sensores 
en uso se utilizan para “DETECTAR” el paso o la ubicación de un objeto, pero otros 
“MIDEN” la distancia a la que se encuentra utilizada para detectar el paso o la posición 
de una pieza, u “Objeto”, y desencadenar un proceso. 
 
En la industria son imprescindibles por que en todas las maquinas se necesita censar un 
movimiento, la llegada de un articulo o simplemente para la propia seguridad de la 
máquina para poder registrar los incrementos de temperatura o falta de presión, es 
difícil imaginar en la actualidad una industria o una maquina en la que no se utilice 
algún tipo de sensor, y como va avanzando el tiempo se van haciendo más necesarios y 
más presentes pues ahora ya no solo los vemos en las fabricas sino también los 
podemos ver en nuestras casas en las oficinas y casi en cualquier parte.[6] 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 27 
 
 
Los sensores trasladan la información desde el mundo real al mundo abstracto de los 
microcontroladores. 
 
La instrumentación trata los sistemas integrados cuya finalidad es medir magnitudes 
físicas de un sistema externo, elaborar la información asociada a ellas y presentarla a un 
operador. 
 
Las características por las que la tecnología electrónica es la más utilizada por los 
sistemas de instrumentación, son: 
 
Las señales eléctricas permiten manejar señales en un rango dinámico de tiempos muy 
amplios (1015), desde los picosegundos (10-12 s) hasta horas (103 s). 
 
Cada sensor varía su construcción según su utilización o su uso dentro de la industria o 
donde sea que este se utilice pero hay ciertos aspectos los cuales son semejantes entre 
sensor y sensor 
 
Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un dispositivo diseñado 
para recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra 
magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular. 
 
Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados mediante la utilización de 
componentes pasivos (resistencias variables, PTC, NTC, LDR, etc.. todos aquellos 
componentes que varían su magnitud en función de alguna variable), y la utilización de 
componentes activos.[6] 
 
2.3 CARACTERÍSTICAS DE UN SENSOR 
 Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el 
sensor. 
 Precisión: es el error de medida máximo esperado. 
 Desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es 
nula. 
 Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, 
habitualmente se establece otro punto de referencia para definir la desviación cero. 
 Linealidad o correlación lineal. 
 Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la 
magnitud de entrada. 
 Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la 
salida. 
 Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuanto varié la 
magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones 
de la magnitud de entrada. 
 Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que 
influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, 
como la humedad, la temperatura u otra como el envejecimiento (oxidación, 
desgaste, etc.) del sensor. 
 Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.[8] 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 28 
 
Un sensor es un dispositivo que detecta, o sensa manifestaciones de cualidades o 
fenómenos físicos, como la energía, velocidad, aceleración, tamaño, cantidad, etc. 
Los sensores son eléctricos o electrónicos, aunque existen otros tipos. Un sensor es un 
tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir, en otra, que 
facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (un termómetro de mercurio) o 
pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor 
analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores censados 
pueden ser leidos por un humano.[8] 
2.4 DESCRIPCIÓN DE ALGUNOS SENSORES: 
SENSORES DE POSICIÓN 
Su función es medir o detectar la posición de un determinado objeto en el espacio, dentro 
de este grupo, podemos encontrar los siguientes tipos de captadores; 
 
Figura 2.2 Sensor de Posición con Potenciómetro 
SENSORES DE PROXIMIDAD 
Estos sensores pueden estar basados en algo simple como en la operación mecánica de un 
actuador o tan complejo como en la operación de un sensor de proximidad fotoeléctrico 
con discriminación de color.[10] 
 
 
Figura 2.3 Sensores de Proximidad. 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 29 
 
MICRO INTERRUPTORES 
Los micro interruptores son de muy diversas formas pero todos se basan en la operación 
por medio de un actuador mecánico. Este actuador mecánico mueve a su vez una lengüeta 
metálica en donde están colocados los contactos eléctricos, y los abre o cierra de acuerdo 
con la disposición física de estos contactos. 
Desde el punto de vista eléctrico son extremadamente simples, ya que consisten en uno o 
varios juegos de contactos con cierta capacidad de conducción a cierto voltaje. 
 
INDUCTIVOS 
Tanto estos sensores como los de efecto capacitivo y ultrasónico presentan las ventajas 
siguientes: 
 
Conmutación: 
 Sin desgaste y de gran longevidad. 
 Libre de rebotes y sin errores de impulsos. 
 Libres de mantenimiento. 
 De precisión electrónica. 
 Soporta ambientes hostiles. 
Los sensores inductivos consisten en una bobina cuya frecuencia de oscilación cambia al ser 
aproximado un objeto metálico a su superficie axial. Esta frecuencia es empleada en un 
circuito electrónico para conectar o desconectar un tiristor y con ello, lo que esté conectado 
al mismo, de forma digital (ON-OFF) o, analógicamente. Si el objeto metálico se aparta de la 
bobina, la oscilación vuelve a empezar y el mecanismo recupera su estado original. 
Estos sensores pueden ser de construcción metálica para su mayor protección o, de caja de 
plástico. Y pueden tener formas anular, de tornillo, cuadrada, tamaño interruptor de límite, 
etc. 
Los sensores trasladan la información desde el mundo real al mundo abstracto de los micro 
controladores.[8] 
 
Figura 2.4 Sensores Inductivos 
 
Figura 2.5 Componentes de un Sensor 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 30 
 
 
 
Valores de salida de los sensores: 
 
Los sensores ayudan a trasladar los atributos del mundo físico en valores. En general, la 
mayoría de los sensores puede ser dividida en dos grandes grupos: 
 
1. Sensores analógicos. 
2. Sensores Digitales. 
 
Un sensor analógico es aquel que puede entregar una salida variable dentro de un 
determinado rango. 
 
Un sensor analógico, como por ejemplo una fotorresistencia (estos componentes miden 
intensidad de luz), puede ser cableado en un circuito que pueda interpretar sus 
variaciones y entregar una salida variable con valores entre 0 a 5 volts. 
 
 
Tabla 2.1 Señal Analogica. 
 
Un sensor digital es aquel que entrega una salida del tipo discreta. Es decir, que el 
sensor posee una salida que varia dentro de un determinado rango de valores, pero a 
diferencia de los sensores analógicos, esta señal varia de a pequeños pasos pre 
establecido.[6] 
 
 
Tabla 2.2 Señal Digital 
 
 
[INGENIERIAAERONAUTICA] Página 31 
 
Por ejemplo consideremos un botón pulsador, el cual es uno de los sensores más 
básicos. Posee una salida discreta de tan solo dos valores, estos pueden ser abierto o 
cerrado. Otros sensores discretos pueden entregar una salida del tipo binario, como es 
el caso de un conversor Analogico/Digital, el cual entrega una salida de 8 bits capaz de 
subdividir las variaciones de la entrada en hasta 256 escalones. 
2.5 CONVERSIÓN ANALÓGICA/DIGITAL 
Los microcontroladores generalmente operan con valores discretos. Los controladores 
como el Motorola 68HC11, el PIC 16F84, etc., trabajan con valores binarios de 8 bits. 
Una parte importante a la hora de trabajar con señales analógica es la posibilidad de 
transformar las mismas en señales digitales mediante el usos de un conversor A/D 
(analógico/ digital) y entregar su salida sobre un bus de 8 bits (1 Byte). 
 
Esto permitirá al microcontrolador poder tomar decisiones en base a la lectura 
obtenida. Cabe destacar que en la actualidad existen microcontroladores que ya poseen 
este conversor integrado en sí mismo, lo que permite ahorra espacio y simplificar el 
diseño. 
 
En la siguiente figura se puede ver un ejemplo de cómo se comportaría un conversor 
A/D (analógico/digital): 
 
 
Tabla 2.3 Comportamiento de un Conversor 
 
Podemos ver como para distintos rangos de valores de entrada, se obtiene un valor de 
salida binario. Si nuestro rango de entrada está entre 0 y 5 volts, un conversor A/D de 8 
bits podrá dividir la tensión de entrada en 256 valores binarios. Esto resulta en un 
escalón de 0.0195 volts. Esto se puede ver claramente en la tabla anterior, si bien solo 
están representados los primeros cinco niveles.[9] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 32 
 
 
Tabla 2.4 Conversión Analogica Digital 
 
El grafico anterior muestra el resultado de una conversión A/D para 14 muestreos. El 
número del muestreo es mostrado en el eje X en la parte inferior. El lado izquierdo del 
eje Y indica el voltaje de la entrada analógica que está siendo muestreada. Sobre el lado 
derecho del eje Y podemos ver el valor digital de 8 bits asignado a cada punto del 
muestreo. (Visto en formato decimal). 
 
Existen una gran variedad de conversores A/D en el mercado. Los de 8 bits se usan 
comúnmente con microcontroladores. 
 
2.6 POTENCIÓMETROS 
Otro sensor muy comúnmente usado y que a veces no se lo considera es el clásico 
potenciómetro. 
Estos son muy útiles para medir movimientos y determinar la posición de un 
mecanismo determinado como por ejemplo el eje de una articulación de un brazo 
mecánico.[7] 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 33 
 
Debido a que los potenciómetros poseen un ángulo de giro de aproximadamente 270⁰, 
no es posible usarlos en mecanismos que deben realizar un giro completo o bien mas de 
una vuelta sobre su eje. 
Como se aprecia en el diagrama, la forma de conexión es similar al caso del LDR, con la 
simple diferencia que en este caso el potenciómetro es un divisor resistivo en sí mismo 
y R3 se usa como simple limitador de corriente. 
 
 
Figura 2.6 Diagrama de un Potenciómetro 
 
2.6.1 ¿QUE ES UN POTENCIOMETRO? 
 
En palabras simples es un variador de voltaje. El potenciómetro es una resistencia 
variable. A diario lo estas usando al darle volumen a tu radio o equipo de música. A este 
grupo pertenecen aquellas resistencias cuyo valor puede variar dependiendo de la 
acción de agentes externos, como por ejemplo: los medios mecánicos, la temperatura, la 
luz, etc. Los potenciómetros son unas resistencias especiales que están formadas por 
una parte fija con la resistencia entre las tomas. Consiguen variar la resistencia que 
ofrecen en función de un mayor o menor giro manual de su parte móvil. Suelen disponer 
de unos mandos giratorios que facilitan la operación, o bien unas muescas para 
introducir un destornillador adecuado. Se designan por su valor máximo, y al lado de 
este las siglas LIN (lineal), LOG (logarítmico), etc. Si no aparecen las siglas, se trata de 
un potenciómetro lineal. Algunas aplicaciones son: caudalimetro de los sistemas de 
inyección, control de volumen de aparatos de radio, pedal del acelerador para 
aceleradores electrónicos, etc. 
 
Los potenciómetros pueden clasificarse en varias formas: de acuerdo a la forma de 
instalación, pueden ser: para chasis o para circuito impreso. Dependiendo del material 
en que están fabricados pueden ser de carbón, de alambre, o de plástico conductor 
formado por una mezcla de metales preciosos y vidrio o polvo cerámico. 
 
El potenciómetro, es un componente pasivo similar en funcionamiento a la resistencia, 
pero con ciertas particularidades: 
 Tiene tres conexiones, en lugar de dos, como una resistencia “normal”, si bien 
pueden cortocircuitarse en algunas ocasiones dos de ellas, según lo necesario 
para el circuito.[9] 
 
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 El valor de la resistencia es variable, al modificar manualmente la longitud de la 
parte resistiva del componente, al girar la parte metálica y con resistencia casi 
nula del componente. 
 
 La resistencia total entre dos de los terminales es la marcada en la serigrafía, 
variando el valor entre el terminal central, aumentando con un terminal el 
mismo valor que disminuye en comparación al otro. 
 
El potenciómetro se utiliza para controlar la intensidad de corriente que fluye por un 
circuito si este se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial si este se conecta en 
serie. 
Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. [7] 
 
 
Figura 2.7 Descripción de un Potenciómetro 
 
 Potenciometros lineales. La resistencia es proporcional al ángulo de giro. 
 Logaritmicos. La resistencia depende logarítmicamente del ángulo de giro. 
 
 
Tabla 2.5 Grafica en Potenciómetros Logarítmicamente 
 
Según la forma como varia su resistencia pueden ser: 
 
1. Potenciómetros lineales, que recorren casi 360⁰ y que van respondiendo 
progresivamente con el giro 
 
2. Potenciómetros logarítmicos. Que al principio responden con una progresión muy 
pequeña y después, con unos pocos grados de giro, sus valores crecen rápidamente.[6] 
 
http://4.bp.blogspot.com/_T2Nw9Y8wa_Y/TETWM4_OgLI/AAAAAAAAAGI/k1IZMpfL4tE/s1600/descripcion_potenciometro1.gif
http://www.matematicas.relatividad.org/compara-lineal-log.JPG
 
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3. Otras formas de variación menos empleadas son las anti logarítmicas y las de seno-
coseno. 
 
Aplicaciones: 
 
Los potenciómetros son usados principalmente como reóstatos conectando el cursor a 
uno de los terminales fijos 
 
Muchos potenciómetros son de la variedad bobinada. En un potenciómetro bobinado, 
una pieza de alambre delgado esta enrollada muchas veces alrededor de un núcleo 
aislante. El cursor entonces se mueve da una vuelta de alambre a la siguiente medida 
que se ajusta. 
 
El resultado es que la resistencia del cursor no varía de una manera perfectamente 
lineal, sino que varía a pasos. Este fenómeno se muestra, de manera muy exagerada, el 
punto importante es que hay un límite al cambio mínimo de resistencia posible. El 
cambio mínimo en resistencia posible es igual a la resistencia de una vuelta de alambre. 
Por ejemplo, un potenciómetro bobinado de 500 ohms que tenga 200 vueltas tendrá 
una resistencia por vuelta de 500/200 2.5 ohms. El ajuste mínimo posible del 
potenciómetro moverá el cursor de una vuelta a la vuelta siguiente, por lo que el cambio 
mínimo de resistencia posible será de 2.5 ohms. 
2.7 SENSORES DIGITALES DE USO GENERAL: 
 
Existe una gran variedad de sensores digitales. Muchos de ellos se conectan en forma 
similar, la cual es haciendo uso de una resistencia de Pull-Up conectada a VCC para 
mantener la entrada forzada a nivel alto, con lo cual el sensor la forzaría a nivel bajo 
cuando se active. 
 
Switch o llaves: 
 
Uno de los sensores más básicos son los switch (llaves o pulsadores). En la siguiente 
figura se puede apreciar el conexionado clásicode un switch a una entrada digital: 
 
Figura 2.8 Diagrama Switch 
 
Para evitar pulsos de rebote al accionar el switch se puede usar un capacitor de bajo 
valor (0.1uF a 1uF) en paralelo con los bornes del switch.[6] 
 
 
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2.8 PANTALLA LCD 
Se acostumbran a utilizar LCD del tipo HD44780, con un número de líneas variable y un 
numero de caracteres por línea también variable (por ejemplo, con 2 x 16 se trabaja con 
dos líneas de 16 caracteres cada una) (ver figura 2.9). 
 
Figura. 2.9 El patillaje de un LCD típico. 
 
El bus de datos es de 8 bits, aunque también existe la posibilidad de trabajar con 4 bits 
(con un menor número de caracteres). El compilador C incluye un fichero (driver) que 
permite trabajar con un LCD. El archivo es LCD.C y debe llamarse como un #include. 
Este archivo dispone de varias funciones ya definidas: 
 
Lcd init(); 
 
Es la primera función que debe ser llamada. 
 
Borrar el LCD y lo configura en el formato de 4 bits, con dos líneas y con caracteres de 5 
x 8 puntos, en modo encendido, cursor apagado y sin parpadeo. 
 
Configurar el LCD con un Autoincremento del puntero de direcciones y sin 
desplazamiento del display real. 
 
Lcd_gotoxy (byte x, yte y); 
 
Lee el carácter de la posición (x,y). 
 
Lcd_ putc (char s); 
 
S es una variable de tipo char. Esta función escribe la variable en la posición 
correspondiente. 
 
S si, además, se indica: 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 37 
 
 
\f se limpia el LCD. 
 
\n el cursor va a la posición (1,2). 
 
\b el cursor retrocede una posición. 
El compilador C ofrece una función más versátil para trabajar con el LCD: 
 
Printf (string) 
 
Printf (cstring, values…) 
 
Printf (fname, cstring, values…) 
 
String es una cadena o un array de caracteres, values es una lista de variables separadas 
por comas y fname es una función, 
 
El formato es %nt, donde n es opcional y puede ser: 
 
1-9: para especificar cuantos caracteres se deben especificar. 
 
01-09: para indicar la cantidad de ceros a la izquierda. 
 
1.1-9.9 para coma flotante. 
 
t puede indicar: 
 
c carácter. 
 
s cadena o carácter. 
 
u entero sin sigo. 
 
d entero con signo. 
 
Lu entero largo sin signo. 
 
Ld entero largo con signo. 
 
x entero hexadecimal (minúsculas). 
 
X entero hexadecimal (mayúsculas). 
 
F Flotante con truncado. 
 
g Flotante con redondeo. 
 
e Flotante en formato exponencial. 
 
 
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w Entero sin signo con decimales insertados. La primer cifra indica el total, la segunda el 
numero decimal. 
 
A continuación, mostramos unos ejemplos de los distintos formatos: 
FORMATO VALOR =0X12 VOLARO = 0XFE 
%03u 018 254 
%u 18 254 
%2u 18 * 
%5 18 254 
%d 18 -2 
%x 12 fe 
%X 12 FE 
%4X 0012 00FE 
%3.1 w 1.8 25.4 
Tabla 2.6 Formatos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CA P Í T U LO 3 
M I C RO C ON T ROLA D OR ES N U ES T R O 
E L EM EN TO D E CO NT R OL, Y 
P R O G RA M A S D E C ON T RO LA DO R. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3.1 ¿QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR? 
Es un circuito integrado programable que contiene todos los componentes de una 
computadora. Se emplea para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y, 
debido a su reducido tamaño, suele ir incorporado en el propio dispositivo al que 
gobierna. Esta última característica es la que le confiere la denominación de 
«controlador incrustado» (embedded controller). 
El micro controlador es una computadora dedicada. En su memoria sólo reside un 
programa destinado a gobernar una aplicación determinada; sus líneas de 
entrada/salida (puertos) soportan el conexionado de los sensores y actuadores del 
dispositivo a controlar, y todos los recursos complementarios disponibles tienen como 
única finalidad atender los requerimientos del micro controlador. Una vez programado 
y configurado el micro controlador solamente sirve para gobernar la tarea asignada. 
3.1.2 DIFERENCIA ENTRE MICROPROCESADOR Y MICRO CONTROLADOR 
El microprocesador es un circuito integrado que contiene la Unidad Central de Proceso 
(UCP), también llamada procesador de una computadora. La UCP está formada por la 
Unidad de Control, que interpreta las instrucciones, y el flujo de los datos. Las patitas 
(buses) de un microprocesador sacan al exterior la información procesada por este, 
para permitir conectarle con el hardware que compone a una computadora, por ejemplo 
el teclado, la pantalla, el mouse, etc. 
Un microprocesador es un sistema abierto con el que puede construirse una 
computadora con las características que se desee, acoplándole los módulos necesarios. 
Un micro controlador es un sistema cerrado que contiene una computadora completa y 
de características limitadas que no se pueden modificar. 
3.1.3 ARQUITECTURA INTERNA 
Un micro controlador posee todos los componentes de una computadora, pero con 
características fijas que no pueden alterarse (y en ocasiones más limitadas). Las partes 
principales de un micro controlador son: 
1. Procesador 
2. Memoria no volátil para contener el programa (disco duro) 
3. Memoria de lectura y escritura para guardar los datos (RAM) 
4. Líneas de EIS para los controladores de periféricos: 
a) Comunicación paralelo 
b) Comunicación serie 
c) Diversas puertas de comunicación (bus l2ºC, USB, etc.)[5] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 41 
 
5. Recursos auxiliares: 
a) Circuito de reloj 
b) Temporizadores 
c) Perro Guardián («watchdog») 
d) Conversores AD y DA 
e) Comparadores analógicos 
f) Protección ante fallos de la alimentación 
g) Estado de reposo o de bajo consumo 
A continuación se revisaran las características más representativas de cada uno de los 
componentes del micro controlador. 
3.2 MEMORIA DE PROGRAMA 
El micro controlador está diseñado para que en su memoria de programa se almacenen 
todas las instrucciones del programa de control. No hay posibilidad de utilizar 
memorias externas de ampliación. Como el programa a ejecutar siempre es el mismo, 
debe estar grabado de forma permanente. 
Existen cinco tipos diferentes de memoria adecuados para soportar esta función: 
1. ª ROM con máscara 
En este tipo de memoria el programa se graba en el chip durante el proceso de su 
fabricación mediante el uso de «máscaras». Los altos costes de diseño e instrumental 
sólo aconsejan usar este tipo de memoria cuando se precisan series muy grandes. 
2. ªEPROM 
La grabación de esta memoria se realiza mediante un dispositivo físico gobernado desde 
una computadora, que recibe el nombre de grabador. En la superficie de la cápsula del 
micro controlador existe una ventana de cristal por la que se puede someter a la 
memoria de la chipa a rayos ultravioletas para producir su borrado y emplearla 
nuevamente. 
3.' OTP (Programable una vez) 
Este modelo de memoria sólo se puede grabar una vez por parte del usuario, utilizando 
el mismo procedimiento que con la memoria EPROM. Posteriormente no se puede 
borrar. Su bajo precio y la sencillez de la grabación aconsejan este tipo de memoria para 
prototipos finales y series de producción cortas. 
4. ª EEPROM 
La grabación es similar a las memorias OTP y EPROM, pero el borrado es mucho más 
sencillo al poderse efectuar de la misma forma que el grabado, o sea, eléctricamente.[5] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 42 
 
Sobre el mismo zócalo del grabador puede ser programada y borrada hasta 1000 000 
veces, lo cual la hace ideal en la enseñanza y en la creación de nuevos proyectos. 
Aunque se garantiza 1.000.000 de ciclos de escritura/borrado en una EEPROM, todavía 
su tecnología de fabricación tiene obstáculos para alcanzar capacidades importantes y 
el tiempo de escritura de las mismas es relativamente grande y con elevado consumo de 
energía. 
5. ª FLASH 
Se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se puede escribir y borrar en 
circuito al igual que las EEPROM,y suelen disponer de mayor capacidad que estas 
últimas. El borrado sólo es posible con bloques completos y no se puede realizar sobre 
posiciones concretas. En las FLASH se garantizan 1.000 ciclos de escritura‐borrado. Son 
muy recomendables en aplicaciones en las que sea necesario modificar el programa a lo 
largo de la vida del producto, como consecuencia del desgaste o cambios de piezas, 
como sucede con los vehículos. Por sus mejores prestaciones está sustituyendo a la 
memoria EEPROM para contener instrucciones. 
De esta forma Microchip comercializa dos microcontroladores prácticamente iguales, 
que sólo se diferencian en que la memoria de programa de uno de ellos es tipo EEPROM 
y la del otro es de tipo Flash. Se trata del PIC 16C84 y el PIC16F84, respectivamente. En 
la actualidad Microchip tiene abierta una línea de PIC con memoria Flash cada vez más 
extensa y utilizada. 
 
Figura 3.1 Microcontroladores 
 
Microchip ha introducido la memoria FLASH porque tiene mejores posibilidades de 
aumentar su capacidad con relación a la EEPROM. También por su mayor velocidad y 
menor consumo. No obstante, la EEPROM es capaz de soportar 1.000.000 de ciclos de 
escritura/borrado, frente a los 1.000 de la FLASH. 
El primer contacto con el PIC16F84‐A Nuestro «maravilloso» PIC pertenece a la familia 
de la gama media y dentro de ella es uno de los más pequeños; sólo tiene 18 patitas. 
Además es el que dispone de menos recursos. El resto de sus parientes tiene 
conversores AD y DA, tensión interna de referencia, más líneas de E/S, más capacidad 
en sus memorias, varios temporizadores y un largo etcétera de dispositivos de los que el 
PIC16F84 carece. Es «pobre» de nacimiento. [5] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 43 
 
Pero nosotros hemos elegido a este PIC, EL 16F84‐A por que reúne los requisitos 
esenciales para enseñar a manejar el micro controladores y comenzar a diseñar 
proyectos. Es práctico, es sencillo y es económico, pudiendo considerarse para su 
empleo en todos los pequeños proyectos que realizan los aficionados, los estudiantes y 
quienes prefieren progresar en sus conocimientos de lo fácil a lo difícil. Creemos que 
sabiendo manejar un modelo de PIC, el hacerlo con todos los demás será mucho más 
fácil. 
Otra ventaja del PIC16F84‐A en cuanto a simplificar el proceso de escritura, borrado y 
re escritura de programas, tan necesario en la fase de diseño, es su sistema de grabación 
de datos, que se realiza en serie. Para escribir un programa en la memoria se manda la 
información en serie usando sólo dos patitas: la RB6 para la señal de reloj y la RB7 para 
los bits de datos serie. 
Mostramos a continuación la tarjeta de presentación de los PIC 16F84 con sus datos 
personales más significativos. 
MEMORIA FLASH DE 1K X 14. 
MEMORIA DE DATOS RAM 68 BYTES. 
PILA DE 8 NIVELES. 
3.3 TIPOS DIFERENTES DE INTERRUPCIONES. 
ENCAPSULADO DE 18 PINES. 
FRECUENCIA DE TRABAJO 10 MHZ, MAXIMO. 
UN TEMPORIZADOR, EL TMRO. 
UN PERRO GUARDIAN (WDT). 
13 LINEAS DE E7S DIGITALES (5‐ PUERTA A Y 8‐PUERRTA B). 
CORRIENTE MAXIMA ABSORBIDA PO R LA PUERTA A= 80 mA. 
CORRIENTE MAXIMA ABSORBIDA POR LA PUERTA b= 150 mA. 
CORRIENTE MAXIMA SUMINISTRADA POR LA PUERTA A= 50 mA. 
CORRIENTE MAXIMA SUMINISTRADA POR LA PUERTA B= 100 mA. 
CORRIENTE MAXIMA SUMINISTRADA POR LINEA= 20 mA. 
VOLTAJE DE ALIMENTACION (VDD)= 2‐6 V DC. 
VOLTAJE DE GRABACION (VPP)= 12V DC. [5] 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 44 
 
3.4 OSCILADOR 
Todo micro controlador requiere de un circuito que le indique la velocidad de trabajo, 
es el llamado oscilador o reloj. Este genera una onda cuadrada de alta frecuencia que se 
utiliza como una señal para sincronizar todas las operaciones del sistema. 
En el IC16F84 los pines OSC1/CLKIN y OSC2/CLKOUT son las líneas utilizadas para este 
fin. 
 
3.4.1 OSCILADOR XT 
Es el más utilizado y está basado en el oscilador a cristal de cuarzo o en un resonador 
cerámico. Es un oscilador estándar que permite una frecuencia de reloj muy estable 
comprendida entre 100kHz y 4 MHz. 
La figura 1-2 muestra la conexión típica. En muchos proyectos se utiliza un cristal de 4 
MHz. El cristal debe de ir acompañado de dos condensadores entre 15 y 33 pF. 
Si se comprueba con un osciloscopio la señal en el pin OSC2/CLKOUT, se debe visualizar 
una onda senoidal de igual frecuencia que la del cristal utilizado. [5] 
Figura 3.2 Conexión Típica de un Oscilador 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 45 
 
3.5 CARACTERISTICAS DEL MICROCONTROLADOR PIC16F876 
Se enumeran las prestaciones y dispositivos especiales de los PIC16F87X. 
· Procesador de arquitectura RISC avanzada 
· Juego de solo 35 instrucciones con 14 bits de longitud. Todas ellas se ejecutan en un 
ciclo de instrucción, menos las de salto que tardan dos. 
· Hasta 8K palabras de 14 bits para la Memoria de Programa, tipo FLASH en los modelos 
16F876 y 16F877 y 4KB de memoria para los PIC 16F873 y 16F874. 
· Hasta 368 Bytes de memoria de Datos RAM. 
· Hasta 256 Bytes de memoria de Datos EEPROM. 
· Pines de salida compatibles para el PIC 16C73/74/76/77. 
· Hasta 14 fuentes de interrupción internas y externas. 
· Pila de 8 niveles. 
· Modos de direccionamiento directo e indirecto. 
· Power-on Reset (POP). 
· Temporizador Power-on (POP) y Oscilador Temporizador Start-Up. 
· Perro Guardián (WDT). 
· Código de protección programable. 
· Modo SLEEP de bajo consumo. 
· Programación serie en circuito con dos pines, solo necesita 5V para programarlo en 
este modo. 
· Voltaje de alimentación comprendido entre 2 y 5,5 V. 
· Bajo consumo: < 2 mA valor para 5 V y 4 Mhz 20 µA para 3V y 32 M < 1 µA en 
standby.[4] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 46 
 
 
FIGURA 3.3. – Encapsulado DIP, SOIC de 28 pines FIGURA 3.4.- Encapsulado DIP, SOIC de 
40 pines 
3.6 PROTEUS 
El estudio de los microcontroladores PIC no consiste sólo en dominar su arquitectura 
interna o el código maquina sino también en conocer programas auxiliares que facilitan 
el diseño de los sistemas donde intervienen. 
Entre los muchos programas para el desarrollo de sistemas con PICmicro® destacan, 
por su potencia, el PROTEUS VSM de ©Labcenter Electrónics y el compilador C de 
©Custom Services Incorporated (CCS). 
El programa PROTEUS es una herramienta para la verificación vía software que permite 
comprobar, prácticamente en cualquier diseño, la eficacia del programa desarrollado. 
Su combinación de simulación de código de programación y simulación mixta SPICE 
permite verificaciones analógico-digitales de sistemas basados en microcontroladores. 
Su potencia de trabajo es magnífica. 
El entorno de diseño electrónico PROTEUS VSM, ofrece la posibilidad de simular código 
microcontrolador de alto y bajo nivel y, simultáneamente, con la simulación en modo 
mixto de SPICE. 
Esto permite el diseño tanto a nivel hardware como software y realizar la simulación en 
un mismo y único entorno. Para ello, se suministran tres potentes subentornos como 
son el ISIS para el diseño gráfico, VSM (Virtual System Modelling) para la simulación, en 
la siguiente figura 3.5 veremos el entorno de trabajo del PROTEUS.[5] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 47 
 
 
Figura 3.5. Entorno de trabajo PROTEUS (fuente: Labcenter Electronics). 
3.6.1 ISIS 
Isis es un potente programa de diseño electrónico que permite realizar esquemas que 
pueden ser simulados en el entorno VSM o pasados a un circuito impreso ya en el 
entorno ARES. 
Posee una muy buena colección de librerías de modelos tanto para dibujar, simular o 
para las placas. Además, permite la creación de nuevos componentes, su modelación 
para simulación e, incluso, la posibilidad de solicitar al fabricante (Labcenter 
Electronics) que cee un nuevo modelo. 
Sin entrar profundamente en cómo utilizar dicho programa (requeriría un libro solo 
para ello), a continuación se muestra el entorno del programa ISIS (figura 3.6) formado 
por distintas barras de herramientas y la ventana de trabajo.[5][INGENIERIA AERONAUTICA] Página 48 
 
 
Figura 3.6. El entorno del programa ISIS. 
3.7 COMPILADOR PCW CCS 
Algunas de esas características son: 
Al compilar genera un código máquina muy compacto y eficiente. 
Se integra perfectamente con MPLAB y otros simuladores/emuladores como PROTEUS 
para el proceso de depuración. 
Incluye una biblioteca muy completa de funciones precompiladas para el acceso al 
hardware de los dispositivos (entrada/salida, temporizaciones, conversor A/D, 
transmisión RS-232, bus I2C….,etc. 
Incorpora drivers para dispositivos externos, tales como pantallas LCD, teclados 
numéricos, memorias EEPROM, conversores A/D, relojes en tiempo real, etc.(los drivers 
son pequeños programas que sirven de interfaz entre los dispositivos hardware y 
nuestro programa). 
Permite insertar partes de código directamente en Ensamblador, manteniendo otras 
partes del programa en C. [5] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 49 
 
3.7.1 CARACTERÍSTICAS DEL LENGUAJE C PARA ESTE COMPILADOR 
 El lenguaje C estándar es independiente de cualquier plataforma. Sin embargo, para la 
programación de microcontroladores es necesario disponer de determinados comandos 
que se refieran a partes específicas de su hardware, como el acceso a memoria, 
temporizadores, etc. Por este motivo, además de los comandos, funciones y datos del 
lenguaje ANSI C, el compilador PCW incluye bibliotecas que incorporan determinados 
comandos que no son estándar, sino específicos para la familia de microcontroladores 
PIC. Éstos son básicamente de dos tipos: directivas del preprocesador y funciones 
precompiladas. 
3.7.2 FUNCIONES PRECOMPILADAS. 
 Se puede facilitar considerablemente la tarea de programación si no es necesario 
construir por nosotros mismos aquellas funciones que son de utilización más frecuente, 
como leer la entrada de un teclado o imprimir un determinado mensaje en una pantalla 
LCD conectada como salida. 
Existen funciones en C incluidas en el compilador PCW para manejar los diferentes 
recursos del microcontrolador, desde el bus I2C hasta el conversor A/D. 
3.7.3 UTILIDADES ADICIONALES 
 El entorno PCW incluye, además del IDE y del compilador, una serie de utilidades 
adicionales con las que se amplían las posibilidades de éste, y que se encuentran en los 
menús View y Tools de la barra de menús, veamos algunas de ellas: 
Monitor del puerto serie: Consiste en un terminal que monitoriza la entrada y la salida 
del puerto serie del computador. 
Selección de dispositivos (Device Selection Tool): Esta utilidad consta de una base de 
datos con los dispositivos que puede programar el compilador, incluyendo todas sus 
características hardware, de manera que se puede emplear para buscar aquellos 
dispositivos que cumplan una serie de propiedades comunes. 
Editor de dispositivos (Device Editor): Este programa también emplea la base de datos 
de dispositivos, y permite editar los componentes para modificar sus características 
hardware, así como añadir nuevos dispositivos o eliminar algunos de ellos. 
Conversor numérico: Esta utilidad realiza conversiones entre los tipos de datos 
unsigned, signed, hex y float. 
Extracción de datos de calibrado: Esta opción permite leer los datos de calibración 
existentes en la memoria de programa de un determinado dispositivo. Estos datos 
contienen información particular de cada microcontrolador a su salida de fábrica, y se 
refieren a posibles problemas especiales que pudieran haber tenido lugar durante el 
desarrollo y fabricación. Mediante esta opción es posible leer estos datos y grabarlos en 
un fichero .H o .C que incorporará una directiva #ROM para dicho dispositivo, con lo que 
cada vez que se programe el microcontrolador se incluirán estos datos de calibrado. [5] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 50 
 
Desensamblador: Esta opción lee un fichero en Código máquina y lo traduce a su 
equivalente en Ensamblador, con lo que se podría insertar este código en un programa 
en C, mediante las directivas #ASM y #ENDASM. 
Puede que haya alguna herramienta de más o de menos, eso dependerá de la versión de 
compilador que estemos utilizando 
Ahora vamos a ver alunas consideraciones a tener en cuenta cuando vayamos a 
programar: 
En el tutorial que estamos siguiendo sobre programación de Microcontroladores en 
lenguaje C Hemos visto cómo hacer algunos ejemplos en C (la verdad es que pocos de 
momento), pero no hemos visto nada sobre aspectos de optimización de los programas. 
La optimización suele ser necesaria en muchas ocasiones, puesto que la memoria del 
microcontrolador es un recurso escaso, y puede ocurrir que un programa que en un 
principio ocupa una cantidad de memoria mayor que la disponible, tras una 
optimización del código reduzca su tamaño de manera que sí pueda programarse. A 
continuación se indican algunas de las características que incorpora el compilador 
sobre este aspecto: 
 Inserción de código Ensamblador: Mediante las directivas #ASM y #ENDASM es posible 
insertar código Ensamblador directamente en el código C, con lo que determinados 
procedimientos se pueden implementar directamente en Ensamblador, con el ahorro de 
código y tiempo de ejecución que ello implica. 
Gestión automática de páginas de código: los microcontroladores PIC disponen de 
varias páginas de memoria de programa, lo que en la programación manual supone 
tener en cuenta si los saltos se producen a otra página de código diferente de la activa, y 
modificar las páginas de código según corresponda, ( y si no que se lo digan a los que 
programan en Ensamblador). Este aspecto es gestionado de manera automática por el 
compilador, el cual, de manera transparente al usuario, insertará las instrucciones 
necesarias para el cambio de página de código. Además, durante el proceso de enlazado 
se analiza el código objeto, de manera que aquellas funciones que son llamadas 
frecuentemente son situadas en la misma página de código que la función que las llama, 
disminuyendo de este modo el tamaño del código y el retardo producido por la llamada 
a la función. 
Gestión automática de bancos de memoria: El compilador también gestiona de manera 
automática el cambio entre bancos de memoria RAM, y trata de minimizar el cambio 
entre bancos, intentando agrupar las variables locales utilizadas en cada función dentro 
de un mismo banco. 
Mapeo de la memoria del microcontrolador desde el código C: Las directivas #BIT y 
#BYTE permiten asignar variables del código C a determinadas direcciones de la 
memoria del microcontrolador, evitando de este modo que el compilador asigne 
automáticamente variables a zonas de memoria que interesa mantener libres. Esta 
característica también se puede realizar con otros tipos de datos, como las estructuras. 
Mapeo de tipos de datos de tamaño bit: El compilador permite utilizar datos de tamaño 
1, 8 y 16 bits, y 32 bits en notación de coma flotante. De estos datos, especial interés 
tienen los datos de tamaño 1 bit (tipo Short Int), que permite utilizar de manera muy 
eficiente la memoria del microcontrolador. Por ejemplo, en lugar de utilizar una[5] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 51 
 
variable de tipo #BYTE para implementar un indicador o flag, es posible utilizar una 
variable de tipo #BIT, con lo que la memoria ocupada es menor y el código relacionado 
con esta variable se optimiza. Además, las estructuras y uniones también permiten 
definir campos de bits, optimizando el almacenamiento de información de estos tipos de 
datos. 
Almacenamiento de constantes en memoria de programa: Los tipos de datos constantes, 
las cadenas de texto y las matrices o arrays son almacenados en la memoria de 
programa del microcontrolador, en lugar de en la memoria de datos. Como 
consecuencia, y debido a la arquitectura Harvard de los PIC, en la que los segmentos de 
memoria de programa y datos son independientes, no es posible tratar las zonas de 
memoria de programa como datos, por lo que no se permite el empleo de punteros a 
arrays de constantes, nitampoco a funciones, una nota a tener en cuenta para los que 
saben programar en C, pero desconocen las características de este compilador. 
Soporte de punteros y referencias: El compilador PCW permite el uso de punteros de 8 y 
16 bits. Además, también permite el paso de parámetros por referencia de variables, lo 
que proporciona la misma potencia que los punteros, mejorando al mismo tiempo la 
legibilidad del código (esto lo veremos con ejemplos en el curso de C). 
Eficiente implementación de variables y funciones: La eficiencia de los algoritmos de 
optimización empleados en este compilador permite que, en el caso de las variables, 
éstas sean asignadas a zonas de memoria que se emplee la menor memoria posible de 
forma global, reutilizando para ello posiciones de memoria. Por ejemplo, el compilador 
asigna de manera automática a una misma dirección de memoria varias variables 
definidas como locales en funciones diferentes a main, ya que en ningún momento 
podrá existir más de una de estas variables de manera simultánea, pues su valor dejará 
de existir al salir de la función donde se encuentran definidas. En cuanto a las funciones, 
es posible realizar anidaciones de funciones en niveles más profundos que el permitido 
por la pila hardware, debido a una implementación eficiente de las llamadas a estas 
funciones.Generación del código estrictamente necesario: En la compilación del código 
objeto final sólo se incluyen aquellas funciones de las bibliotecas pre compiladas que 
son utilizadas en el programa. De la misma forma, las funciones de usuario que no son 
llamadas nunca y las sentencias que no se pueden utilizar debido a la lógica del 
programa no son incluidas en el código pre compilado. [5] 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 52 
 
CA P Í T U LO 4 EL EM EN TO D E 
A C T UA CI ÓN EL S I S T EM A 
S I M U LA DO, S E R VO M O TO R ES . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 53 
 
4.1 SERVOMECANISMOS 
Se debe estar familiarizado con los siguientes términos: 
• Servo 
• Servomecanismo 
• Sistema de Control Servo 
De hecho, estos términos son sinónimos. Tienen el siguiente significado: 
Un mecanismo de control que monitorea cantidades físicas como posiciones 
especificadas. En otras palabras, un servomecanismo es como un sirviente quien 
hace tareas fiel y rápidamente de acuerdo a las instrucciones de su amo. De hecho, 
“servo” originalmente se deriva de la palabra “sirviente”. 
Servomecanismo 
De acuerdo a la terminología del estándar Industrial Japonés (JIS), un servomecanismo 
está definido como un mecanismo que usa la posición, dirección, u orientación de un 
objeto como una variable de proceso para controlar un sistema para seguir cualquier 
cambio en el valor objetivo (set point). 
Simplemente, un servomecanismo es un mecanismo de control que monitorea 
cantidades físicas como posiciones especificadas. El control realimentado está 
normalmente ejecutado por un servomecanismo. 
Un servo sistema se podría definir en más detalle como un mecanismo que: 
• Se mueve a una velocidad especificada 
• Coloca un objeto en determinada posición 
Para desarrollar tal servosistema, un sistema de control automático que implica un 
control realimentado deberá ser diseñado. Este sistema de Control Automático puede 
ser ilustrado con el siguiente diagrama de bloques: [4] 
 
Figura 4.1. Sistema de control realimentado de posición. 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 54 
 
Este servosistema es un sistema de control automático que detecta la posición de la 
máquina 
(datos de salida), realimenta los datos al lado de entrada, los compara con la posición 
especificada (dato de entrada) y mueve la máquina por la diferencia entre los 
datos comparados. 
En otras palabras, el servosistema sirve para controlar los datos de salida para que 
coincidan con los datos de entrada especificados. Posición, velocidad, fuerza (torque), 
corriente eléctrica, son valores controlados típicos para un servosistema. 
Son dispositivos utilizados tradicionalmente en radiocontrol (figura 31-1). 
Popularmente reciben el nombre de “servos” y suelen usarse para el control de 
modelismo a distancia, actuando sobre el acelerador de un motor de combustión, en el 
timón de un barco o de un avión, en el control de dirección de un coche, etc. Su pequeño 
tamaño, bajo consumo, además de una buena robustez y notable precisión, los hacen 
ideales para la construcción de los microrobots. [4] 
 
Figura 4.2 Servomotor de Radiocontrol 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 55 
 
4.2 SERVOMOTORES PARA ACTUACIÓN 
Un servomotor está constituido por un pequeño motor de corriente continua, unas 
ruedas dentadas que trabajan como reductoras, lo que le dan una potencia considerable, 
y una pequeña tarjeta de un circuito impreso con la electrónica necesaria para su 
control. 
 
Figura 4.3 El Despiece de un Servo 
La siguiente figura muestra cómo están ensambladas estas piezas dentro del 
servomotor. [4] 
 
Figura 4.4 Ensamble de Un Servomotor 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 56 
 
Debido a la reductora mecánica formada por las ruedas dentadas, un servo estándar 
como el hitec HS-300 tiene un torque de 3Kg por cm y una velocidad constante y 
proporcional a la carga. Otro servo compatible con el anterior y muy utilizado es el 
Futuba S3003. 
Si el lector tiene dificultades para comprar estos servos en su proveedor habitual de 
componentes electrónicos puede adquirirlos en tiendas de modelismo donde vendan 
materia para radiocontrol de aviones, coches, barcos. Etc. Y por supuesto, también 
puede adquirirlos en alguna de las múltiples tiendas que hay en Internet, siempre 
comprobando que trabaja con las necesarias garantías. 
4.3 FUNCIONAMIENTO DEL SERVOMOTOR 
La tensión de alimentación de los servos suele estar comprendida entre los 4 8 voltios 
el control de un servo se limita a indicar en qué posición se debe situar, mediante una 
señal cuadrada TTL modulada en anchura de impulsos PWM (Pulse Width Modulation). 
La duración del nivel alto de la señal indica la posición donde queremos poner el eje del 
motor. El potenciómetro que el servomotor tiene unido solidariamente al eje del motor 
ver figura, indica al circuito electrónico de control interno mediante retroalimentación, 
si este ha llegado a la posición deseada. [4] 
 
Figura 4.5 Tren de impulsos para control de un servo de radiocontrol Futuba S3003. 
 
La duración de los impulsos indica el ángulo de giro del motor, como muestra la figura. 
Cada servomotor tiene sus márgenes de operación, que se corresponden con el ancho 
del pulso máximo y mínimo que el servo entiende y que, en principio, mecánicamente 
no puede sobrepasar. Estos valores varían dependiendo del modelo de servomotor 
utilizado. Para el servomotor Futuba S3003 los valores de la señal a nivel alto están 
entre 0,3 y 2,1 ms, que dejarían al motor en ambos extremos de giro. El valor 1,2 ms 
indicaría la posición central, mientras que otros valores de anchura del pulso lo dejan 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 57 
 
en posiciones intermedias que son proporcionales a la anchura de los impulsos. Si se 
sobrepasan los límites de movimiento del servo, este comenzara a vibrar o a emitir un 
zumbido, denunciando un cambio en la anchura del pulso. 
El periodo entre pulso y pulso no es crítico. Se suelen emplear valores entre 10 ms y 30 
ms, aunque lo habitual es utilizar 20ms, que implica una frecuencia de 50 Hz. Si el 
intervalo entre pulso y pulso es inferior al mínimo puede interferir con la temporización 
interna del servo causando un zumbido y la vibración del brazo de salida. Si es mayor 
que el máximo entonces el servo pasara a estado dormido entre pulsos provocando que 
se mueva a pequeños intervalos. 
Es importante destacar que para que un servo se mantenga en la misma posición. Es 
necesario enviarle continuamente un pulso de una anchuraconstante. De este modo si 
existe alguna fuerza que le obligue a abandonar esta posición intentara resistirse. Si se 
deja de enviar pulsos, o el intervalo entre pulsos es mayor del máximo permitido, que 
cualquier fuerza externa podría desplazarlo. 
4.4 TERMINALES. 
Un servomotor es básicamente un motor eléctrico que solo se puede mover en un 
angulo de aproximadamente 180 grados ( no dan vueltas completas como los motores 
de corriente continua). Los servomotores disponen de tres terminales: 
 Positivo de alimentación unido al cable de color rojo. 
 Masa o negativo, que casi siempre es un cable de color negro. 
 Señal por donde se aplica la entrada de impulsos y cuyo cable suele ser de color 
blanco, amarillo o naranja. 
La siguiente tabla muestra una relación de fabricantes de servomotores, con la 
descripción de cada uno de los terminales destacándose en negrilla los fabricantes 
Futuba y Hitec que son los más importantes. [4] 
 
Tabla 4.1 Identificación de los terminales de los servos, según diversos fabricantes. 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 58 
 
4.5 CONEXIÓN DE UN SERVOMOTOR A UN MICROCONTROLADOR 
En la figura se mostrara un ejemplo de conexión de un servomotor Futuba S3003 a un 
microcontrolador PIC16F84A. 
Los terminales de alimentación del servomotor se conectan a una fuente de 
alimentación a 5V que puede ser la misma que se utilice para alimentar al 
microcontrolador. En caso de utilizar dos fuentes distintas debemos conectar las masas 
de las dos fuentes de alimentación, para que tengan la misma tensión de referencia. 
Cuando se construye un mecanismo con servomotores, es siempre recomendable 
utilizar dos fuentes de energía distintas, una para la “electrónica” y la otra para dar 
energía a los servomotores, pero desgraciadamente no siempre hay espacio ni 
presupuesto para ello. 
 
Figura 4.6 Conexión del PIC16F84A para el Control del Servomotor. 
 
Servomecanismos 
Se debe estar familiarizado con los siguientes términos: 
• Servo 
• Servomecanismo 
• Sistema de Control Servo 
De hecho, estos términos son sinónimos. Tienen el siguiente significado: [4] 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 59 
 
Un mecanismo de control que monitorea cantidades físicas como posiciones 
especificadas. En otras palabras, un servomecanismo es como un sirviente quien 
hace tareas fiel y rápidamente de acuerdo a las instrucciones de su amo. De hecho, 
“servo” originalmente se deriva de la palabra “sirviente”. 
Servomecanismo 
De acuerdo a la terminología del estándar Industrial Japonés (JIS), un servomecanismo 
está definido como un mecanismo que usa la posición, dirección, u orientación de un 
objeto como una variable de proceso para controlar un sistema para seguir cualquier 
cambio en el valor objetivo (set point). 
Simplemente, un servomecanismo es un mecanismo de control que monitorea 
cantidades físicas como posiciones especificadas. El control realimentado está 
normalmente ejecutado por un servomecanismo. 
Un servo sistema se podría definir en más detalle como un mecanismo que: 
• Se mueve a una velocidad especificada 
• Coloca un objeto en determinada posición 
Para desarrollar tal servosistema, un sistema de control automático que implica un 
control realimentado deberá ser diseñado. Este sistema de Control Automático puede 
ser ilustrado con el siguiente diagrama de bloques: 
Figura 4.7 Sistema de Control de Posición. 
Este servosistema es un sistema de control automático que detecta la posición de la 
máquina 
(datos de salida), realimenta los datos al lado de entrada, los compara con la posición 
especificada (dato de entrada) y mueve la máquina por la diferencia entre los 
datos comparados. 
En otras palabras, el servosistema sirve para controlar los datos de salida para que 
coincidan con los datos de entrada especificados. Posición, velocidad, fuerza (torque), 
corriente eléctrica, son valores controlados típicos para un servosistema. [4] 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 60 
 
CA P I T U LO 5 P ROG R A M A C I ON Y 
S I M U LA CI ON D EL S I S T E M A D E 
F R EN A DO. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 61 
 
5.1 PROGRAMA EN LENGUAJE C 
 
#include <16F876.h> 
#device adc=10 
#FUSES XT,NOWDT 
#use delay(clock=4000000) 
#include <LCD.C> 
 
Comenzamos con las directivas 
del procesador a que su trabajo 
es incluir a la librería de nuestro 
dispositivo PIC16F876. 
También aparece lo que es la 
directiva de procesador que 
indica el número de bit de la 
precisión del convertidor 
analógico digital. 
NOTA: si queremos mayor 
precisión necesitaremos mayor 
bits. 
Directiva del procesador que 
indica el tipo de oscilador que 
ocupa el micro en este caso uno 
de cuarzo 
En la siguiente función su trabajo 
es indicar el valor del cristal de 
cuarzo 4Mhz. 
 
 
 
 
 
void main() { 
 int16 q,q1,q2; 
 float p1, p2, p3; 
 char PWMH=0,PWML=0; //Semiperiodo alto y 
bajo 
 setup_adc_ports(RA0_RA1_RA3_ANALOG); 
//Canal 0 analógico 
 setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); //Fuente de 
reloj RC 
 lcd_init(); 
 
Nuestra función principal inicia 
nuestro programa 
Declarando la funciones tipo inte, 
float y chart, 
Activamos los canales de lectura 
para que funcione como 
convertidor analógico digital 
Le damos el encendido al reloj 
interno del ADC del convertidor 
analógico digital 
Iniciamos la pantalla LCD y la 
limpiamos. 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 62 
 
 
 B: 
 while (TRUE) 
 { 
 set_adc_channel(0); //Habilitación canal0 
 delay_us(20); 
 q1 = read_adc(); //Lectura canal0 
 
 set_adc_channel(1); //Habilitación canal0 
 delay_us(20); 
 q2 = read_adc(); //Lectura canal0 
 
 
Iniciamos una etiqueta. 
 
Bucle infinito 
 
Enciende canal 0 de adc hace 
un retardo de 20ms. 
 
Lee el canal cero de adc y el 
valor leído lo almacena en 
q1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 63 
 
 if(q1>1 || q2>1) 
 { 
 printf(lcd_putc, "\f Freno encendido"); 
 delay_ms(2000); 
 
 goto A; 
 } 
 printf(lcd_putc, "\n Freno apagado"); 
 } 
 
 A: 
 
 while (TRUE) 
 { 
 PWMH=5*50; //Proporción entre valor 
tecla y semiperiodo Alto. 
 PWML=255-PWMH; //Semiperiodo Bajo 
 for(PWMH;PWMH>0;PWMH--){ //Obtención de 
la salida a nivel alto 
 OUTPUT_HIGH(PIN_C0);} 
 for(PWML;PWML>0;PWML--){ //Obtención de la 
salida a nivel bajo 
 OUTPUT_LOW(PIN_C0);} 
 
 set_adc_channel(0); //Habilitación canal0 
 delay_us(20); 
 q = read_adc(); //Lectura canal0 
 p1 = 5.0 * q / 1024.0; //Conversión a tensión 
Si después de leer al 0 o 1 del 
adc y almacenar los valores 
leídos en variables q1 y q2 se 
evalúan estas dos variables si 
el valor que almacena 
cualquiera de las 2 es mayor 
que 1 se mostrara en la 
pantalla el texto freno 
encendido y se saltara la 
ejecución del programa hasta 
la etiqueta llamada A: ; de lo 
contrario se mostrara en la 
pantalla el texto freno 
apagado y se volverá a leer 
continuamente el canal 0 y el 
canal 1. 
 
 
 
 
Bucle infinito 
 
Enciende canal 0 de adc hace 
un retardo de 20ms. 
 
Lee el canal cero de adc y el 
valor leído lo almacena en q1. 
 
 
 
Código lee canal 0 y lo 
almacena en p1. 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 64 
 
 
 PWMH=p1*50; //Proporción entre valor 
tecla y semiperiodo Alto. 
 PWML=255-PWMH; //Semiperiodo Bajo 
 for(PWMH;PWMH>0;PWMH--){ //Obtención de 
la salida a nivel alto 
 OUTPUT_HIGH(PIN_C1);} 
 for(PWML;PWML>0;PWML--){ //Obtención de la 
salida a nivel bajo 
 OUTPUT_LOW(PIN_C1);}printf(lcd_putc, "\fADC = %4ld", q); 
 printf(lcd_putc, "\nSensor 1 = %01.2fV", p1); 
 set_adc_channel(1); //Habilitación canal0 
 delay_us(20); 
 q = read_adc(); //Lectura canal0 
 p2 = 5.0 * q / 1024.0; //Conversión a tensión 
 printf(lcd_putc, "\fADC = %4ld", q); 
 printf(lcd_putc, "\nSensor 2 = %01.2fV", p2); 
 PWMH=p2*50; //Proporción entre valor 
tecla y semiperiodo Alto. 
 PWML=255-PWMH; //Semiperiodo Bajo 
 for(PWMH;PWMH>0;PWMH--){ //Obtención de 
la salida a nivel alto 
 OUTPUT_HIGH(PIN_C2);} 
 for(PWML;PWML>0;PWML--){ //Obtención de la 
salida a nivel bajo 
 OUTPUT_LOW(PIN_C2);} 
 } 
} 
 
Este bloque código genera el 
PWM necesario para mover el 
segundo servomotor de 0 a 
90°, en forma proporcional a 
la posición del potenciómetro 
número 1. 
 
 
 
 
 
 
Lee el canal 1 del adc y el 
valor lo alamacena en la 
variable p2. 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 65 
 
5.2 SISTEMA SIMULADO EN PROTEUS ISIS 
En este capítulo veremos la simulación del sistema de frenos mediante un 
programa(PROTEUS ISIS) en la siguiente figura 5.1 podemos ver el diseño del sistema 
de frenos controlado por el microcontrolador, el cual está compuesto por 2 
potenciómetros lineales que representan a los 2 pedales con los que se acciona el 
sistema, un micro controlador PIC16F876 que es el que va a controlar el sistema de 
frenado, mediante un programa escrito en lenguaje C, una pantalla LCD, esta última 
únicamente se implementara en forma representativa en la simulación, ya que en el 
sistema de frenado no se incluirá debido a que no es necesaria, y 3 servomotores los 
cuales al moverse (girar) abrirán o cerraran las válvulas del sistema de frenos. 
 
Figura 5.1 Diseño del Sistema 
 
Enseguida se realiza una explicación paso a paso, acerca del sistema de frenado, 
simulado en el PROTEUS ISIS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 66 
 
En la figura 5.2 vemos que ninguno de los potenciómetros se ha accionado, por lo 
anterior en la pantalla de LCD se visualiza un mensaje que dice “freno apagado”, lo cual 
indica que ninguno de los tres servomotores se mueve, su posición es de cero grados, 
con lo cual ninguna de las tres válvulas se encuentra abierta. 
 
 
Figura 5.2 Freno Apagado 
 
Al accionar ligeramente cualquiera de los dos potenciómetros el sistema de frenado 
controlado por el micro controlador entra en funcionamiento, en la pantalla de LCD se 
visualiza un mensaje que dice “freno encendido”, es importante aclarar que la pantalla 
de LCD únicamente se implementara en la simulación, no así en la futura 
implementación del sistema de frenado, lo anterior puede apreciarse en la figura 5.3 
 
 
Figura 5.3 Freno encendido. 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 67 
 
En la figura 5.4 observamos en la pantalla de LCD que el Pedal 1 ha sido accionado y 
que la valvula selectora esta en posicion de 90° esto debido a que el valor que se 
almacena en p1 hace que gire a 90 grados. 
 
 
Figura 5.4 Sensor 1 Valvula selectora 
 
En la figura 5.5 se aprecia que los dos potenciometros estan casi a la mitad de su 
carrera, lo cual indica que los dos pedales se han accionado a la mitad de la carrera de 
cada pedal, por lo tanto los servomotores que abriran o cerraran las valvulas 
correspondientes a los frenos, giran 59.5 grados, que es un valor de giro proporcional a 
la posición de los potenciómetros, en otras palabras de acuerdo a la magnitud con que 
se pisen los pedales las valvulas en esa misma magnitud se abriran o cerraran, por 
ejemplo, si se pisa todo el pedal derecho la valvula correspodiente al freno derecho se 
abrira en su totalidad. 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 68 
 
 
Figura 5.5 Valvulas Normales 1 y 2 en Movimiento 
 
En la figura 5.6 se aprecia que los dos potenciometros se han movido a tope, es decir se 
simula que los dos pedales han sido accionados en su totalidad por lo anterior las dos 
valvulas deben abrir en su totalidad, la simulacion muestra claramente que los 
servomotores encagardos de realizar este movimiento han girado a 90 grados. 
 
 
Figura 5.6 Sensor 2 Valvulas a 90° 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 69 
 
C ONC L US I O N ES Y 
R E CO M E NDA C I ON ES 
Conclusión: 
Algunas características adicionales del sistema de frenado propuesto son las siguientes: 
Fácil de instalar. 
Flexible. 
Durable 
Mantenimiento sencillo 
Bajo costo 
Pequeño 
Ligero 
Fácil de implementar 
Seguro 
Eficaz 
Desacuerdo a nuestra propuesta del sistema de frenado para aeronaves controlado a 
través de un micro controlador, es posible concluir que este sistema es viable , 
económico, (alrededor de 2000 pesos), eficiente e innovador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 70 
 
R E F E RE NCI A S 
1. Felipe Gato Gutiérrez (2010), Sistemas de Aeronaves de Turbina Tomo III, España 
 
2. Ian Moir and Allan Seabridge. (2009) Aircraft Systems Electrical, And Avionics 
Subsystems Integration, Estados Unidos de America 
 
3. Ian Moir and Allan Seabrigde. (2010) Civil Avionics Systems, Estados Unidos de 
America. 
 
4. Yaskawa Electric Corporation (2009) Manual de Usuario Yaskawa Σ Series 
SGM/SGMP/DR2 Manual Nº TSE-S800-17D, Estados Unidos de America 
5. Custom Computer Services, Inc. (2010) C Compiler Reference Manual, Estados Unidos 
de America. 
6. Sensores en Robótica, http://www.todorobot.com.ar (2010) 
7. Electronica Unicrom, Resistencia Variable: Potenciometro http://www.unicrom.com 
(2012) 
8. Molina, Sensores y Transductores, http://www.profesormolina.com.ar (2013) 
9. Conversión Analógica Digital, http://www.asifunciona.com (2012) 
10. Transductores, Sensores y Captadores, http://www.juntadeandalucia.es (2012) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://www.todorobot.com.ar/
http://www.unicrom.com/
http://www.profesormolina.com.ar/
http://www.asifunciona.com/
http://www.juntadeandalucia.es/
 
[INGENIERIA AERONAUTICA] Página 71 
 
A N E XOS 
Ver carpeta de manuales en CD: 
MESSIER BUGATTI 
Sección 32-42 A319 y A320