REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA S O D VA R E S E R S HO EC R E D REDISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN FOTÓMETRO DIGITAL, BASADO EN EL LAB-COMPUTER DE LA EMPRESA SERVEQUIP C.A. TRABAJO ESPECIAL DE GRADO, PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO ELECTRICISTA Realizado por: LAMONTANARA CAMACHO, José Jesus. C.I. 17.292.351 SANCHEZ FUENMAYOR, Julio Cesar C.I. 17.150.608. Tutor Académico: Ing. LARGO, Arnaldo Tutores Industriales: Msc. Lic. SEMPRUN, Blanca Ing. MARCANO, Jesús Maracaibo, Julio del 2.008 REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA S O D VA R E S E R S HO EC R E D REDISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN FOTÓMETRO DIGITAL, BASADO EN EL LAB-COMPUTER DE LA EMPRESA SERVEQUIP C.A. Realizado por: LAMONTANARA CAMACHO, José Jesus. C.I. 17.292.351 SANCHEZ FUENMAYOR, Julio Cesar C.I. 17.150.608. Maracaibo, Julio del 2.008 REDISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN FOTÓMETRO DIGITAL, BASADO EN EL LAB-COMPUTER DE LA EMPRESA SERVEQUIP C.A S O D VA R E S E R S HO EC R E D _____________________________ LAMONTANARA C., José Jesus. C.I. 17.292.351. Teléfono: 0261-7864952 Correo: joselamontanara@hotmail.com ___________________________ SANCHEZ FUENMAYOR., Julio Cesar C.I. 17.150.608. Teléfono: 0424-6232773 Correo: juliocgsf@hotmail.com _________________________________ Tutor Académico: Ing. Largo, Arnaldo. Correo: arnaldo_largo@yahoo.com.mx Este jurado aprueba el trabajo especial de grado. “Rediseño e Implementación de un Fotómetro Digital, basado en el LAB-COMPUTER de la Empresa SERVEQUIP C.A.”, que el bachiller Lamontanara Camacho, José Jesús y el bachiller Sánchez Fuenmayor, Julio Cesar, presentan en cumplimiento de los requisitos según normativa vigente. S O D VA R E S JURADO EXAMINADOR E R S HO EC_____________________ R E D Ing. Nesky Tapia C.I. VJurado Ing. Claudio Bustos C.I. VJurado Ing. Sergio de Pool C.I. VJurado Ing. Arnaldo Largo C.I. V- 9.785.008 Director de la Escuela de Ingeniería Eléctrica - URU Ing. José Bohórquez C.I. V- 3.379454 Decano de la facultad de Ingeniería – URU S O D VA R E S E R S HO EC R E D REDISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN FOTÓMETRO DIGITAL, BASADO EN EL LABCOMPUTER DE LA EMPRESA SERVEQUIP C.A DEDICATORIA A Dios por permitirme la oportunidad de escoger una carrera que se identifica con mis habilidades. Del mismo modo le doy gracias por ser mi pilar en los momentos más difíciles y llenar mi ser de valor y entusiasmo para continuar. A mis padres por ser los mejores del mundo, amorosos y responsables en todo momento. Gracias por guiarme y tenerme paciencia en mis momentos de terquedad. OS D A RV E S E SR A mi Madre por ser miO pilar fundamental, por apoyarme durante el H C Einvestigación, así como también por darme las fuerzas desarrollo E deR esta D necesarias para culminar el mismo. A mi Padre por su preocupación constante de que el equipo funcionara, por ser el padre que es, amigo incondicional; como también su ayuda brindada, gracias por todo papá, te quiero mucho. A mis hermanos por compartir, colaborar e integrar la bella familia a la que pertenecemos. A mi novia por brindarme su apoyo incondicional, también por compartir a mi lado momentos de preocupación y alegrías para culminar este proyecto. Dedico esta nueva meta alcanzada a todas las personas que de alguna u otra forma me brindaron su apoyo, alegrías y se preocuparon en momentos determinantes. Gracias a todos. José Lamontanara. VI DEDICATORIA DEDICATORIA A Dios creador de todas la cosas y que nos ha concedido el don de crear. A mis padres Douglas y Gladys como muestra del amor que siento por ellos, y en recompensa por el apoyo que me han brindado en cada uno de los instantes S O D VA R E S de mi existencia. E R S HO EC R E D A mis hermanas y sobrino a quienes amo, para que éste logro los motive para alcanzar su propias metas y les inspire a luchar por lo que quieren. A toda mi familia en Trujillo, Oriente, Barquisimeto, Caracas que siempre han estado pendiente de mí desde los primeros pasos. También quisiera dedicar éstas líneas a mi amor Paola Báez, quien me ha acompañado en varios momentos importantes y ha sido motivo de alegría, motivación y felicidad para mi desde el día que acepto acompañarme en la vida. A todos les recuerdo cuan importantes son para mi, y que siempre serán motivo de esperanza, lucha y ejemplo para alcanzar todas y cada una de la metas que me proponga. Julio Cesar G. VIII AGRADECIMIENTOS AGRADECIMIENTO A Dios infinitamente por brindarnos tantas bendiciones en la vida, como nacer en excelentes familias donde los valores son los pilares de la formación. A nuestros padres por su apoyo incondicional y por motivarnos a diario para el logro de ésta meta. S O D VA a lo largo de éste Rbrindaron A Geraldine y Paola por todo el apoyo queSnos E E o alentándonos a seguir adelante R S trabajo, bien sea transcribiendo, corrigiendo HO C E con una sonrisa.ER D Al Ing. Arnaldo Largo, nuestro tutor académico y profesor de distintas asignaturas por su dedicación, paciencia y amistad, por mostrarnos que siempre hay una solución a los problemas, que solo hay que buscarla hasta encontrarla Al Ing. Jesús Marcano por darnos la idea de éste trabajo. A la Mcs. Lic. Blanca Semprún por sus orientaciones en el área de química y análisis instrumental. A los Ingenieros Jean Luis Rosas y Luis Rosales por su valiosa ayuda en el desarrollo del sistema y por su amistad verdadera y sincera que se ha mantenido a lo largo de los años. Y a todos los que de alguna u otro manera contribuyeron a nuestra formación como profesionales a todos gracias Julio y José IX RESUMEN RESUMEN Lamontanara, José y Sánchez, Julio. REDISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN FOTOMETRO DIGITAL BASADO EN EL LAB-COMPUTER DE LA EMPRESA SERVEQUIP C.A. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniera Eléctrica. Trabajo Especial de Grado. Junio del 2008. Maracaibo. Venezuela. S O D A Los objetivos de ésta investigación se centraronE enR elV rediseño e implementación un fotómetro digital, basándose enRelES LAB-COMPUTER de la empresa S SERVEQUIP C.A. Para elloH seOrevisó el diseño de dicho fotómetro para así C determinar los requerimientos técnicos del nuevo fotómetro digital para realizar el E R E D rediseño y efectuar su implementación, redactando un manual del usuario para el equipo diseñado. Dichos objetivos también abarcaron la evaluación tanto del software como del hardware diseñado. De la consecución de dichos objetivos se extrajo que el LAB-COMPUTER, es un fotómetro que realiza solo pruebas de punto final, muestra sus resultados empleando solo dos cifras decimales y carece de una interfaz gráfica amigable. En ésta investigación se decidió añadir mejoras o ampliaciones a las capacidades del dispositivo anterior, como lo fue el cambiar a una interfaz gráfica mucho más amigable y amplia, lo cual permite mostrar resultados con una cantidad mayor de números decimales y por ende mayor información, así también como brindar al usuario, mediante la nueva interfaz, una guía interactiva para la operación del dispositivo. Para implementar las mejoras planteadas se evaluaron las alternativas: uso de displays (siete segmentos y matriciales), uso de una pantalla LCD y emplear la interfaz del monitor de un computador personal, siendo ésta última la opción seleccionada. Se utilizó el Visual Basic 6.0 como lenguaje para la conformación de la interfaz gráfica y el procesamiento de información relacionada con el prototipo, implementándose un microcontrolador para conversión, procesamiento y transmisión de data en el hardware del fotómetro digital. Por último se diseñó el manual del equipo. Esta investigación se define según su naturaleza del tipo experimental y según su marco de laboratorio. Palabras clave: bioingeniería, digital, diseño, equipo, fotómetro, médico, laboratorio, software. XI ÍNDICE GENERAL ÌNDICE GENERAL Pág. DEDICATORIA………………………………………………………………………………….. VI AGRADECIMIENTOS………………………………………………………………………… VIII RESUMEN………………………………………………………………………………………IX ABSTRACT……………………………………………………………………………………… X ÍNDICE GENERAL……………………………………………………………………………. XI ÍNDICE DE FIGURAS…………………………………………………………………………XIV ÍNDICE DE ECUACIONES……………………………………………………………………XIX ÍNDICE DE CRITERIOS………………………………………………………………………XX ÍNDICE DE TABLAS…………………………………………………………………………..XXI INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………….. 1 S O D VA R E S E R S HO C E R E CAPÌTULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA…..………………………………….. 3 D 1. El Problema………………………………………………………………………………….. 1.1. Planteamiento del problema………………………………………………………… 1.2. Formulación del problema………………………………………………………….. 1.3. Objetivos……………………………………………………………………………… 1.3.1. Objetivos generales…………………………………………………………… 1.3.2. Objetivos específicos…………………………………………………………. 1.4. Justificación de la investigación……………………………………………………. 1.5. Delimitación de la investigación……………………………………………………. 4 4 11 12 12 12 13 14 CAPÌTULO II: MARCO TEÒRICO……………………………………………………………. 15 2. Marco teórico……………………………………………………………………………….. 16 2.1. Antecedentes de la investigación…………………………………………………... 16 2.2. Bases teóricas……………………………………………………………………….. 18 2.2.1. Espectroscopia………………………………………………………………... 18 2.2.2. Fotometría……………………………………………………………………... 18 2.2.3. Radiación electromagnética…………………………………………………. 19 2.2.4. Propiedades generales de la radiación electromagnética………………… 19 2.2.5. Propiedades ondulatorias de la radiación electromagnética……………… 20 2.2.6. Propiedades mecánico - cuántica de la radiación…………………………. 27 2.2.7. Aspectos cuantitativos de las medidas espectroquímicas……………….... 32 2.2.8. Métodos basados en la absorción………………………………………….. 34 2.2.9. La ley de Beer…………………………………………………………………. 35 2.2.10. Medida de la absorbancia y transmitancia…………………………………. 36 2.2.11. Diseño general de instrumentos ópticos……………………………………. 37 2.2.12. Fuentes de radiación………………………………………………………….. 39 2.2.13. Selectores de longitud de ondas……………………………………………. 41 2.2.13.1. Filtros……………………………………………………………………. 42 2.2.13.2. Monocromadores………………………………………………………. 43 XII ÍNDICE GENERAL 2.2.14. Recipientes para las muestras………………………………………………. 45 2.2.15. Detectores de radiación………………………………………………………. 45 2.2.16. Procesador de señal y dispositivos de lectura…………………………....... 46 2.2.17. Tipos de instrumentos ópticos……………………………………………….. 47 2.2.18. Conceptos de la POO…………………………………………………........... 49 2.2.19. El ciclo de vida del software……………………………………………......... 52 2.2.20. Principios de diseño de sistemas de software…………………………....... 60 2.2.21. Factores para estimar la calidad de un software…………………………… 68 2.2.22. Lenguaje de programación empleado…………….……….……………….. 71 2.2.23. Definición y documentación técnica de algunos de los dispositivos electrónicos utilizados en el LAB-COMPUTER……………………………… 74 2.2.24. Definición y documentación técnica de algunos de los dispositivos electrónicos utilizados en el nuevo equipo…………………………………….. 76 2.2.24.1. PIC 16F873……………………………………………………………… 76 2.2.24.2. LM35……………………………………………………………………. 82 2.2.25. Documentación técnica empleada para el diseño de los circuitos de transmisión de data y control de temperatura………………………………… 82 2.3. Definición de términos básicos……………………………………………………… 95 2.4. Operacionalización de la variable…………………………………………………. 100 S O D VA R E S E R S HO EC R E D CAPÍTULOIII: MARCO METODOLÓGICO………………………………………………… 103 3. Marco metodológico………………………………………………………………………. 104 3.1. Tipo de investigación……………………………………………………………… 104 3.2. Población y muestra………………………………………………………………… 106 3.3. Técnicas de recolección de datos…………………………………………………. 107 3.4. Fases de la investigación…………………………………………………………... 110 CAPÍTULO IV: ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS……………………………………… 115 4. Análisis de los resultados…………………………………………………………...……..116 4.1. Finalidad del dispositivo LAB-COMPUTER……………………………………….116 4.2. Funciones del fotómetro LAB-COMPUTER……………………………………….117 4.3. Capacidades y limitaciones del LAB-COMPUTER…………………………….…117 4.4. Componentes que conforman el Fotómetro LAB-COMPUTER………………...118 4.4.1. Componentes externos……………………………………………………….118 4.4.2. Componentes internos…………………………………………....................125 4.5. Modo de operación del fotómetro LAB-COMPUTER…………………………....144 4.6. Determinación de las funciones que tendrá el nuevo equipo……………………148 4.7. Evaluación de alternativas de interfaces gráficas amigables………………… ...149 4.8. Determinación del lenguaje de programación a utilizar………………….………155 4.9. Diseño del software para el nuevo equipo……………………………………......159 4.10.Evaluación del software diseñado…………………………………………………176 4.11.Diseño del hardware para el nuevo equipo……………………………………….177 4.12.Manual de usuario…………………………………………………………………..196 CONCLUSIONES……………………………………………………………………200 XIII ÍNDICE GENERAL RECOMENDACIONES ……………………………………………………………...202 BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………….203 ANEXOS……………………………………………………………………………....206 EC R E D E R S HO S O D VA R E S XIV ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE FIGURAS 9 Figura # 2.1, Representación de un haz de radiación monocromática, polarizada en el plano: (a) campos eléctricos y magnéticos perpendiculares entre si y respecto a la dirección de propagación, (b) representación bidimensional del vector S O D Figura # 2.2, Regiones del espectro electromagnético…………………………… .22 VA R E Sde una rendija……………………….23 Figura # 2.3, Propagación de ondas a través E R S Figura # 2.4, RefracciónH deO la luz al pasar de un medio menos denso M a otro C E , en el que su velocidad es menor…………………………………… .25 más denso MR DE eléctrico………………………………………………………………………… ……… .21 9 9 9 1 2 9 Figura # 2.5, Radiación no polarizada en el plano: (a) vista de la sección transversal de un haz de radiación monocromática, (b) vistas frontales sucesivas de la radiación en (a) si es no polarizada, (c) vistas frontales sucesivas de la radiación en (a) si es polarizada en el plano del eje vertical…………………………………………………………………………………. .27 9 Figura # 2.6, Efecto fotoeléctrico…………………………………………………….. .29 9 Figura # 2.7, Espectro de emisión de rayos X del molibdeno metal……………….30 9 Figura # 2.8, Algunos espectros de absorción ultravioleta característicos…………………………………………………………………. ……… .32 9 Figura # 2.9, Atenuación de un haz de radiación por una disolución absorbente………………………………………………………………………………35 9 Figura # 2.10, Fotómetro de haz sencillo para medidas en la región visible…………………………………………………………………………... ……….38 9 Figura # 2.11, Componentes de diversos tipos de instrumentos para espectroscopia óptica: (a) de absorción; (b) de fluorescencia, fosforescencia y dispersión; (c) de emisión y quimioluminiscencia…………………………………... 39 9 Figura # 2.12, Señal de salida de un selector de longitud de onda típico……………………………………………………………………………. ……… 42 9 Figura # 2.13, Ciclo de vida del software…………………………………………….54 XV ÍNDICE DE FIGURAS 9 Figura # 2.14, Diagrama de bloques que muestra la jerarquía módulos……………………………………………………………………………….. de 61 9 Figura # 2.15, Diagrama de asignación y conexionado de las patitas de los dos posibles encapsulados en los modelos de la subfamilia PIC16F87x……………………………………………………………………. ……… 81 9 Figura # 2.16, Principales características de las 35 instrucciones que componen el S O D Figura # 2.17, Asignación de los bytes de los registros VA CCPxCON para los R E Sson leídos y escribibles y pasan a 0 módulos CCP1 y CCP2. Todos sus bits E R OS cuando se produce un Reset…………………………………………………………. 84 H C E Figura #D 2.18, EREsquema de los bloques principales del módulo de captura del repertorio de los PIC16F87x…………………………………………………………. 82 9 9 CCP1…………………………………………………………………………………… 86 9 Figura # 2.19, Se desea conseguir un impulso de nivel alto con anchura controlada dentro del período……………………………………………………………………… 88 9 Figura # 2.20, Esquema de la estructura interna del módulo CCP1 cuando funciona en modo PWM…………………………………………………………………………89 9 Figura # 2.21, Estructura del conexionado del C A/D……………………………… 92 9 Figura # 2.22, Alineación del resultado digital de 10 bits de la conversión a la izquierda y a la derecha………………………………………………………………. 93 9 Figura # 2.23, Organigrama de la operación del conversor A/D…………………. 95 9 Figura # 4.1, Componentes externos del LAB- COMPUTER (detalle: parte frontal superior de la carcasa…………………………………………………………………119 9 Figura # 4.2, Componentes externos del LAB-COMPUTER (detalle: parte posterior de la carcasa)………………………………………………………………………….119 9 Figura # 4.3, Serie de 3 displays pertenecientes al arreglo de 7 segmentos……………………………………………………………………………..120 9 Figura # 4.4, Detalle del teclado matricial y sus funciones………………………...121 9 Figura # 4.5, Detalles de arreglo de pulsadores N/A……………………………….122 9 Figura # 4.6, Vista en detalle de la ranura para filtro y ranura para tubo de ensayo………………………………………………………………………………….123 XVI ÍNDICE DE FIGURAS 9 Figura # 4.7, Detalle de botón de encendido y cable de alimentación AC………………………………………………………………………………………124 9 Figura # 4.8, Vista superior de la tarjeta integrada del equipo LABCOMPUTER…………………………………………………………………………..126 9 Figura # 4.9, Vista posterior de la tarjeta integrada del equipo LABCOMPUTER…………………………………………………………………………..126 S O D Figura # 4.11, Detalle de memoria EPROM DM2732D……………………………128 VA R E Sprogramable 8255………………….129 Figura # 4.12, Vista de Manejador periférico E R OSRAM 5114…………………………………………130 Figura # 4.13, Par de memorias H C E Figura #D 4.14, Driver para displays 75492…………………………………………..130 ER 9 Figura # 4.10, Vista en detalle del microprocesador Z80…………………………..127 9 9 9 9 9 Figura # 4.15, Divisor de frecuencia T4040…………………………………………131 9 Figura # 4.16, Inversor 7404………………………………………………………….132 9 Figura # 4.17, SCHMITT TRIGGER 7414…………………………………………..133 9 Figura # 4.18, Detalle del amplificador operacional 358N………………………….133 9 Figura # 4.19, Arreglo de transistores 2N3904……………………………………...134 9 Figura # 4.20, Par de transistores 2N3904………………………………………….135 9 Figura # 4.21, Condensador de 1000µf……………………..……………………….136 9 Figura # 4.22, Condensador de 1µf…………………………………………………..137 9 Figura # 4.23, Condensador de 47nf…………………………………………………137 9 Figura # 4.24, Condensador de 10pf…………………………………………………138 9 Figura # 4.25, Detalle del cristal de cuarzo de 2MHZ………………………………138 9 Figura # 4.26, Vista en detalle del regulador de voltaje a 5V……………………...139 9 Figura # 4.27, Vista en detalle del Buzzer…………………………………………...140 9 Figura # 4.28, Vista en detalle de la fotorresistencia……………………………….140 9 Figura # 4.29, Foco o bombilla de luz incandescente………………………………141 9 Figura # 4.30, Filtro de interferencia…………………………………………………142 9 Figura # 4.31, Filtro colimador y filtro infrarrojo……………………………………..143 9 Figura # 4.32, Vista en detalle del display de 7 segmentos….…………………….151 9 Figura # 4.33, Vista en detalle del displays alfanuméricos………………………...151 9 Figura # 4.34, Vista en detalle de la pantalla LCD………………………………….153 XVII ÍNDICE DE FIGURAS 9 Figura # 4.35, Vista en detalle de la pantalla de un computador personal……….154 9 Figura # 4.36, Flujograma inicial………………………………………………………160 9 Figura # 4.37, Vista de la pantalla menú principal…………………………………..164 9 Figura # 4.38, Vista de la pantalla agregar prueba…………………………………165 9 Figura # 4.39, Vista de mensajes para la obtención de resultados, criterio # 4.1 …………………………………………………………………………………………..168 9 Figura # 4.40, Vistas de los mensajes para la obtención de resultados, criterio # S O D A obtención de Figura # 4.41, Vista de la pantalla V R E S resultados…………………………………………………………………..…………..170 E R OSagregar prueba cinética………………………..172 Figura # 4.42, Vista de laH pantalla C E Figura #D 4.43, Vista de la pantalla selección de pruebas…………………………..173 ER 4.2……………………………………………………………………………………….169 9 9 9 9 Figura # 4.44, Vista lateral del bloque de lectura……………………………………180 9 Figura # 4.45, Vista superior del bloque de lectura…………………………………182 9 Figura # 4.46, Elementos del bloque de lectura…………………………………….183 9 Figura # 4.47, Vista en detalle de los filtros para pruebas de punto final y pruebas del tipo cinética………………………………………………………………………..184 9 Figura # 4.48, Vista lateral de la base del bloque de lectura………………………185 9 Figura # 4.49, Vista frontal del bombillo halógeno………………………………….186 9 Figura # 4.50, Vista lateral del bombillo halógeno………………………………….187 9 Figura # 4.51, Vista en detalle del microcontrolador PIC16F873a………………..187 9 Figura # 4.52, Detalle de posicionamiento del microswitch……………………….188 9 Figura # 4.53, Gráfica capacidad de respuesta Vs longitud de onda del fotorresistor empleado………………………………….. ………………………………………….190 9 Figura # 4.54, Gráfica capacidad de respuesta Vs longitud de onda del fotodiodo SG01S-5……...……………………………………………………………… ………190 9 Figura # 4.55, Circuito empleado para la región visible……………..……………..191 9 Figura # 4.56, circuitería electrónica empleada en el nuevo circuito………………………………........................................................................192 9 Figura # 4.57, Cable de transmisión de data Db25…………….............................193 XVIII ÍNDICE DE FIGURAS 9 Figura # 4.58, Circuito de control de temperatura, circuito salida de tensión (12V y 5V) y fan cooler implementado………………………………………………………194 9 Figura # 4.59, Vista exteriores de la carcasa implementada……………………...195 9 Figura # 4.60, Grafica Concentración Vs Absorbancia en patrones concentrados medidos con SPECTRONIC® 20+.........................................................................198 9 Figura # 4.61, Grafica Concentración Vs Absorbancia en patrones concentrados S O D VenApatrones concentrados R Figura # 4.62, Grafica Concentración Vs Absorbancia E S E R medidos con SISMAC y SPECTRONIC 20 ........................................................199 S O H EC R E D medidos con SISMAC...........................................................................................198 9 ® + XIX ÍNDICE DE ECUACIONES Y CRITERIOS ÍNDICE DE ECUACIONES Y CRITERIOS 9 Ecuación # 2.1, Índice de refracción………………………………………………… 24 9 Ecuación # 2.2, Medida de la potencia radiante……………………………………. 33 9 Ecuación # 2.3, Obtención de la corriente oscura………………………................. 33 9 Ecuación # 2.4, La transmitancia……………………………………………………... 34 frecuencia o en S O D porcentaje……………………………………………………………………………… 34 VA R E S Ecuación # 2.6, Absorbancia……………………………………………………… 35 E R S Ecuación # 2.7, Absorbancia HO(Ley de Beer)…………………………………………35 C E Ecuación #E D 2.8,RCuando la concentración en la ecuación de la absorbancia se 9 Ecuación 9 9 9 # 2.5, La transmitancia expresada en expresa en moles……………………………………………………………………… 36 9 Ecuación # 2.9, Tiempo que dura el periodo de la onda……………………………89 9 Ecuación # 2.10, Anchura de impulso………………………………………………. 89 9 Ecuación # 2.11, La resolución………………………………………………………. 90 9 Ecuación # 4.1, Fórmula de la absorbancia………………………………………...147 9 Ecuación # 4.2, Máxima variación permitida……………………………………….162 9 Ecuación # 4.3, Variación de intensidad…………………………………………….162 9 Ecuación # 4.4, Aplicación de la absorbancia………………………………………174 9 Ecuación # 4.5, Aplicación de la ecuación para el cálculo de la cinética…………………………………………………………………………………175 9 Ecuación # 4.6, Error porcentual............................................................................197 XX ÍNDICE DE ECUACIONES Y CRITERIOS CRITERIOS 9 Criterio # 1, La fuente experimentó cambios mayores al 5%................................163 9 Criterio # 2, La fuente experimentó cambios menores o iguales al 5%................163 EC R E D E R S HO S O D VA R E S XXI ÍNDICE DE TABLAS ÍNDICE DE TABLAS 9 Tabla # 2.1, Métodos espectroscópicos generales basados en la radiación electromagnética……………………………………………………………………… 22 9 Tabla # 2.2, Principales clases de métodos espectroquímicos…………………… 33 S O D VAal que se desea acceder Tabla # 2.4, Cuadro de código para seleccionar el banco R E S E R en la RAM……………………………………………………………......................... 79 S O H hay que efectuar para realizar una conversión Tabla # 2.5, Pasos Cque E R DE A/D…………………………………………………………………………………….. 94 9 Tabla # 2.3, Documentación de un programa…………………………………….... 68 9 9 9 Tabla # 2.6, Cuadro de variables…………………………………………………….102 9 Tabla # 4.1, Comparación de resultados SPECTRONIC® 20+ Vs SISMAC en Estandares............................................................................................................196 9 Tabla # 4.2, Comparación de resultados SPECTRONIC® 20+ Vs SISMAC en muestras de sangre completa................................................................................196 1 INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN Vivimos en un mundo donde los adelantos médicos en su mayoría se deben a adelantos tecnológicos en otras áreas del conocimiento, principalmente en el área de la electrónica, la cual ha permitido el desarrollo de equipos que facilitan las S O D VyAprivado), tiene acceso a R tarea específica. En nuestro país el sector salud E (público S E R estos adelantos mediante la importación OS de equipos, por lo que prácticamente no H C existe iniciativa alguna dirigida hacia el desarrollo de equipos tanto médicos como ERE D de laboratorio. labores médicas, y en algunos casos, constituyen el único medio para lograr una Esta investigación se basa en el rediseño e implementación de un fotómetro digital basado en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A, el cual es empleado por profesionales del bioanálisis, para determinar valores de absorbancia y concentración de muestras sanguíneas, con el fin de obtener resultados en análisis como: glicemia, colesterol, transaminasas, etc. Para emprender en el proyecto de rediseñar éste dispositivo es necesario conocer su comportamiento, capacidades, limitaciones, de igual manera se debe acceder a información documental, especialmente consultas bibliográficas referidas a análisis químico, instrumental, de circuitos eléctricos y electrónicos, al igual que a especificaciones de dispositivos eléctricos y electrónicos empleados en el área de química sanguínea. 2 INTRODUCCIÓN Los resultados que se obtendrán de esta investigación permitirán haber desarrollado un fotómetro más preciso, que involucre la realización de pruebas mediante el método de punto final y contará con un software que lo capacite para realizar pruebas mediante métodos cinéticos. Este trabajo está constituido por cuatro capítulos, en los cuales se encuentra la siguiente información: S O D VA R Capítulo I, el cual plantea el problema, estableceElos objetivos, justifica el por qué S E R S de su realización. de la investigación y se delimita O el tiempo H C E DER Capítulo II, este se basa en los antecedentes de investigaciones pasadas y posee toda la fundamentación teórica necesaria para el buen desarrollo de los objetivos de la investigación. Capítulo III, que presenta el tipo y el diseño de la investigación. Además se lleva a cabo una descripción de las técnicas de recolección de datos empleadas durante las fases necesarias para consecución de los objetivos plantedos junto con la metodología empleada. Capítulo IV, donde se muestra el análisis de los datos obtenidos de los estudios realizados, la presentación de los resultados donde están expuestos los objetivos alcanzados y en la construcción e implementación del instrumento. Para finalizar se presentan las conclusiones y las recomendaciones del estudio a realizar. S O D VA R E S EC R E D E R S HO CAPÍTULO I EL PROBLEMA 4 CAPÍTULO I EL PROBLEMA En este capítulo se describe el problema que dio origen a esta investigación, junto con los objetivos, delimitación y alcance de la misma, en puntos que serán S O D VA R E S descritos a continuación. E R S 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: HO C E DER Los esfuerzos en la búsqueda del conocimiento sobre las enfermedades, para diagnosticarlas y tratarlas, se remontan desde los tiempos de la prehistoria, como lo confirma la antropología, ciencia que estudia los aspectos biológicos y sociales del hombre. A través de las investigaciones antropológicas se conoce que las enfermedades graves, tuvieron especial interés para los hombres primitivos a pesar de que no podían diagnosticarlas ni tratarlas. Este interés acompañó al hombre a lo largo de la historia, el cual se puede confirmar por medio del estudio de la cultura de las civilizaciones antiguas, donde éstas dedicaron sus esfuerzos al área que más tarde se conocería como medicina. Se puede decir que la medicina ha evolucionado a la par del conocimiento del hombre, pasando desde un diagnóstico primitivo, basado éste en el interrogatorio realizado al paciente, la observación y la palpación al mismo, llegando a una era moderna donde la necesidad de conocer la naturaleza de las enfermedades y diagnosticarlas, es de gran relevancia puesto que esta acción conduce al tratamiento específico, es decir, al tratamiento de la causa determinante de la enfermedad, en lugar de un tratamiento exclusivo de los 5 CAPÍTULO I síntomas de ésta. Por esta razón, es decir, para determinar realmente la naturaleza de las enfermedades, se tiene la necesidad de considerar un número de variables tal que implican en sí, realizar procesos complejos para emitir diagnósticos, como aquellos que no se pueden emitir con una simple observación o palpación al paciente. A tal efecto, el hombre trabajó en la fusión de varias ciencias o áreas de estudios para el desarrollo de instrumentos de medición con la finalidad de determinar la naturaleza de distintas enfermedades. S O D VA de procedimientos de diseño para resolver problemas médicos. R E S E R S O H En la actualidad, el diagnóstico de una enfermedad debe combinar una adecuada C E R E D historia clínica (antecedentes familiares y enfermedad actual), un examen físico De dichos esfuerzos nace la bioingeniería, aplicación de principios de ingeniería y completo y pruebas de laboratorio. Estas últimas, son cada vez más importantes, porque ofrecen información complementaria al médico para confirmar la presencia o ausencia de una patología clínica o enfermedad. El laboratorio clínico, ofrece una gama de pruebas en las áreas de microbiología, parasitología, hematología, virología y bioquímica clínica entre otras, en diferentes tipos de muestras (ej. Sangre completa, suero, orina, heces, entre otras) para la determinación del microorganismo o metabolito (compuesto químico) que produce la enfermedad, o simplemente para conocer si los resultados del paciente en una prueba de rutina (ej. Hemoglobina, orina, glicemia entre otras) están dentro de los valores normales o referenciales de acuerdo a la prueba realizada. Los resultados de las pruebas de laboratorio le permite al médico la confirmación de un diagnóstico presuntivo de cualquier enfermedad, además de orientar en la elaboración de otras pruebas más específicas como: radiografías en diferentes órganos, biopsia, resonancia magnética nuclear, cultivos de sangre o cualquier otra secreción, entre otras. 6 CAPÍTULO I Las pruebas en el área de la Bioquímica, permiten determinar la concentración de un compuesto químico en la sangre, tales como: glucosa, creatinina, urea, HDL, LDL, ácido úrico, triglicéridos, colesterol entre otros. Para realizar la determinación de estos compuestos químicos presentes en la sangre, se recurre a varios métodos para cuantificar su concentración, entendiendo por concentración según Douglas A. Skoog (2001), la cantidad de soluto en una cantidad estándar de disolvente o solución. S O D VA electroquímicos, radioquímicos, cromatográficos,E ópticos y espectroscópicos. Este R S E R último, se basa en el estudio de lasS interacciones de la radiación electromagnética O H con la materia; es el más ECexacto del grupo de métodos instrumentales utilizados R E D en los análisis químicos y en toda el área de la química analítica. Los métodos Los métodos instrumentales de análisis abarcan diferentes técnicas tales como: espectroscópicos se fundamentan en la cantidad de luz absorbida por la muestra, es decir la absorbancia. Este parámetro se define como el logaritmo del cociente de la potencia inicial (Po) de un haz de radiación y la potencia (P) del rayo después de atravesar un medio absorbente. La medida de la absorción y emisión de la luz por parte de las sustancias se denomina espectrofotometría, a menudo simplificada como espectrometría. Cuando coloquialmente se utiliza el término luz, se hace referencia normalmente a la luz visible para el ojo humano. Sin embargo, la luz visible es únicamente una pequeña parte del espectro electromagnético, que incluye las radiaciones de radio, microondas, infrarrojo, visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Aquí, la palabra luz se utilizará como un término general para la radiación electromagnética, la cual se define como un tipo de energía que viaja por el espacio a enormes velocidades. (Douglas A. Skoog. 2001). 7 CAPÍTULO I Los instrumentos específicos utilizados para la espectrometría se denominan espectrofotómetros o espectrómetros, fotómetro y colorímetro, dependiendo de su construcción. El término colorímetro se emplea para designar a un instrumento que utiliza el ojo humano como detector para medir la cantidad de luz absorbida por la muestra, utilizando unos o más patrones de comparación del color. Sin embargo, estos dispositivos presentan una serie de desventajas, puesto que el ojo humano S O D VA de onda entre los visible, constituido por ondas electromagnéticasE con longitudes R S iris desde el violeta hasta el rojo. E R 380 y 780 nm, que abarcan los colores del arco OS H C De hecho el órgano REvisual del ser humano es poco sensible a pequeñas E D diferencias en la absorbancia, suministrando así al cerebro una data responde a un intervalo espectral relativamente limitado; ello se refiere al espectro relativamente limitada, ocasionando que éste sea incapaz de reconocer diferencias de concentración menores del 5% aproximadamente, y que solamente pueda comparar colores, a excepción del caso donde la solución del soluto, contenga una segunda sustancia coloreada. El espectrofotómetro, es un instrumento diseñado para la medida de absorción de radiación electromagnética ultravioleta visible e infrarroja. El instrumento está constituido por una fuente de radiación, un monocromador y un mecanismo eléctrico para medir la intensidad de radiación. Este permite comparar la radiación absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia. El color de las sustancias se debe a que éstas absorben luz blanca (fuente de radiación) a ciertas y específicas longitudes de onda y solo dejan pasar en el ojo humano aquellas longitudes de onda no absorbidas. El usuario se vale de una fuente de luz blanca emitida por este dispositivo la cual se concentra en un prisma y se separa o descompone en sus diferentes longitudes de onda. Cada longitud de onda (cada color) puede pasar selectivamente a través de una ranura. Este rayo 8 CAPÍTULO I de luz, definido como luz incidente (Io), pasa a través de la muestra en estudio. La muestra es generalmente, una sustancia disuelta en un solvente adecuado y está contenido en un tubo de fabricación especial. Después de seleccionar los rayos de luz que atraviesa la muestra, ésta emerge como un rayo transmitido (I) y llega a un detector (ej. célula fotoeléctrica, fototubo o fotomultiplicador). Un fotómetro, es un instrumento que mide la absorbancia, está constituido por un filtro que selecciona la longitud de onda de interés y un detector de fotones (celdas S O D A mantenimiento y muy resistente, cualidades deVlas que adolecen los R E Scuando el análisis no necesita una E R espectrofotómetros más sofisticados. Además, OS H C pureza espectral elevada E (y frecuentemente es así) el fotómetro proporciona DER fotoeléctricas) (Douglas A. Skoog. 2001). Este instrumento es de fácil medidas tan precisas como las obtenidas con instrumentos más complejos. El fotómetro tiene la particularidad de poseer celdas fotoeléctricas, además de contar con una fuente de luz. Dicha fuente de luz se encuentra dentro de una caja metálica enviando los rayos luminosos que llegan a la solución en estudio, la cual está almacenada en un tubo o celda de vidrio, sobre un soporte apropiado. En base a estos instrumentos que cuantifican la radiación electromagnética emitida o absorbida por los componentes de la muestra, se han desarrollado gran variedad de equipos, los cuales varían en cuanto a tamaño, costos y funcionalidad. SERVEQUIP C.A, empresa zuliana con veintidós (22) años de experiencia en el servicio técnico especializado y venta de equipos médicos y de laboratorio, coloca en el mercado para el año 1996 el LAB-COMPUTER, un fotómetro el cual cumple con su función de medición de cantidad absorbida de luz por una sustancia, a través de la determinación de la absorbancia que caracteriza a la misma. En base a la absorbancia, el fotómetro LAB-COMPUTER está capacitado para determinar la concentración de algún componente en una sustancia. 9 CAPÍTULO I Este equipo está conformado entre otros elementos, por los siguientes componentes: un transformador reductor, un rectificador de onda completa, además de contar con un arreglo de filtros capacitivos y un regulador de voltaje, que en conjunto, todos estos elementos: reducen, rectifican, filtran y regulan una onda con energía eléctrica hasta convertirla en otra onda con un nivel de tensión de 9V DC, tensión la cual es aplicada a un regulador de 5V DC. Este nivel de tensión es empleado para alimentar una tarjeta en la cual se encuentran un S O D RVdeAluz y el soporte para la de interferencia, el cual está posicionado entreSlaE fuente E R S muestra en estudio, denominado HObloque de lectura. Después de este bloque, se C E encuentra una foto-resistencia que en conjunto con un circuito astable, traduce de DER microprocesador Z80 y otros dispositivos electrónicos, así también como a un foco, que funciona como fuente de luz. Además, éste instrumento posee un filtro tal manera la cantidad de luz que atraviesa la muestra en estudio, a una señal de frecuencia dependiente de la variación de la misma. Estos valores de frecuencia dependiente de la variación de luz que atraviesa la muestra son interpretados por el microprocesador Z80, mediante un software almacenado en una memoria EPROM, para luego realizar una serie de cómputos y emitir un resultado. Este es visualizado a través de un arreglo de tres displays del tipo de siete segmentos, a manera de cifras decimales escasas; el resultado arrojado por el equipo, es un número compuesto por un dígito entero y dos dígitos decimales, que se traducen en valores de absorbancia y concentración, según la función en la que se esté trabajando. Un Bioanalista, trabaja con estas cifras para generar un resultado; esta cantidad con cifras decimales escasas, implica una imprecisión en el cálculo a la hora de realizar cómputos con esta data suministrada. El arreglo de displays en este equipo, además de suministrar cifras decimales escasas, es incapaz de generar caracteres alfabéticos suficientes para formar palabras completas que se combinen entre si conformando una serie de mensajes cortos. Esta incapacidad, caracteriza al equipo de una interfaz gráfica poco amigable, limitada para brindar 10 CAPÍTULO I mayor cantidad de información y/o data al usuario. Esto dificulta el poder dotar al equipo con una guía por medio de la cual se indique paso a paso el procedimiento a seguir para la operación del mismo. El fotómetro LAB-COMPUTER como se mencionó anteriormente, brinda valores tanto de absorbancia como de concentración, pero es incapaz de realizar pruebas del tipo cinética. La prueba del tipo cinética implica el uso por periodos de tiempo, de un reactivo adicionado a la muestra en estudio, con la finalidad de obtener, S O D VA operaciones aritméticas para finalmente obtener un determinado resultado para R E S E R de CPK (creatinina fosfoquinasa), confirmar un diagnóstico; ejemplo, S las pruebas O CHconfirmar el diagnóstico de infarto al miocardio, prueba que se utiliza para: E R DE precisar la causa de dolor toráxico, determinar la extensión del daño muscular para cada periodo de tiempo, valores numéricos que deben someterse a causado por drogas, trauma o inmovilidad, detectar isquemias en órganos como riñón, pulmón, intestinos y otros, distinguir entre hipertermia maligna e infección post operatoria y ayudar a descubrir portadores de distrofia muscular. El instrumento de medición LAB-COMPUTER tiene un aspecto determinante para la emisión de resultados confiables; esto es la calibración. Ella se realiza en parte, en función del estado físico en que se encuentre la fuente de luz. Dicho estado varía en relación a muchos factores, entre los cuales se encuentra: el envejecimiento del filamento del foco, que es causante de una tonalidad opaca percibida en las paredes del vidrio que recubren al mencionado filamento. Esta tonalidad impide que la fuente de luz emita la cantidad de radiación electromagnética que dicha fuente emitía cuando se encontraba más longevo. Si la fuente de luz emite una intensidad menor de radiación electromagnética, esto implica una atenuación en la potencia de entrada al sistema (Pi) y por consiguiente una intensidad final menor, después de atravesar el medio adsorbente (Po), la cual es detectada por la fotorresistencia; de tal manera que se estaría trabajando con un nuevo factor a la hora de realizar los cálculos para la determinación de la 11 CAPÍTULO I absorbancia de una muestra y en consecuencia su concentración. Por esta razón, el fotómetro LAB-COMPUTER debe ser calibrado antes de realizar pruebas, para determinar el factor con el cual se va a trabajar. Las características y carencias del fotómetro LAB-COMPUTER descritas anteriormente, entre ellas: la emisión de resultados con pocas cifras decimales, el envejecimiento de la fuente de luz y con ello, el cambio de factores a utilizar en el procedimiento para el cálculo de absorbancia y concentración, la incapacidad de S O D VA del fotómetro LABusuario, son las bases que justifican y sustentan el rediseño R E S E R COMPUTER, distribuido por la empresa SERVEQUIP C.A. Con este rediseño se S O H C al LAB-COMPUTER en relación a la: imprecisión obtendrá un dispositivo Esuperior R E D y automatización; por lo que éste nuevo fotómetro será un dispositivo mucho más realizar pruebas de tipo cinética y la carencia de una interfaz más amigable con el versátil y funcional, además de estar orientado a satisfacer las necesidades del usuario. 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: La presente investigación tiene como finalidad: El rediseño e implementación de un fotómetro digital, basado en el LABCOMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. 12 CAPÍTULO I 1.3 OBJETIVOS: 1.3.1 OBJETIVOS GENERALES: 9 Rediseñar un fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. 9 Implementar el equipo diseñado, basado éste en el LAB-COMPUTER de S O D VA R E S la empresa SERVEQUIP C.A. E R S HO EC R E D 1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 9 Revisar el diseño del actual fotómetro LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. 9 Determinar los requerimientos técnicos del nuevo fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. 9 Realizar el rediseño del actual fotómetro LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. 9 Efectuar la implementación del nuevo fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. 9 Realizar un manual del usuario para el nuevo fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. 13 CAPÍTULO I 1.4 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN: Realizar el rediseño e implementación del fotómetro digital basado en el LABCOMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A, es de gran importancia y tiene gran implicación práctica; ya que mediante este rediseño e implementación se lograrán solventar las necesidades expuestas por ésta empresa, y se contribuirá con un aporte al conocimiento científico, ya que servirá como base de estudio para futuras investigaciones. S O D A una iniciativa de los Esta investigación es de gran importancia; ya queVes R E S que promueve el gobierno y en E investigadores en el aporte al desarrolloR endógeno OS ya que propondrá un equipo de bajo H la innovación de la ciencia y tecnología, C E R E D costo, desarrollado en la región, con alta tecnología, lo cual fortalecería la confianza en el sector tecnológico del país. Esto permitirá solventar en parte, las necesidades tecnológicas que actualmente padece la nación, realizado por personal capacitado en el país, reduciendo así las importaciones de equipos y/o tecnologías. En los actuales momentos, la relevancia de esta investigación está contemplada en que una vez rediseñado el instrumento, éste será más actualizado y tendrá mejor precisión, ya que mostrará un resultado numérico con más cifras decimales. Además disminuirá el tiempo invertido por un bioanalista para realizar pruebas del tipo punto final. El nuevo fotómetro, poseerá una interfaz gráfica más amigable, lo que facilitará el proceso de adaptación para usuarios nuevos o con poca experiencia en el manejo del mismo; y dispondrá de un monitoreo constante que permitirá el proceso de calibración automática del equipo en función del estado de la fuente de luz. 14 CAPÍTULO I 1.5 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN: El rediseño e implementación de un fotómetro digital, basado en el LABCOMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A se realizará en un periodo de 17 meses, comprendido entre los meses Enero 2007 - Junio 2008. Esta investigación se encuentra enmarcada en las siguientes áreas: electrónica, programación, automatización y química analítica, la cual se realizó en la empresa SERVEQUIP S O D VA R E S C.A, ubicada en Av. 29A con calle Nº 61A-133, Sector Amparo de la ciudad de Maracaibo Edo. Zulia. EC R E D E R S HO S O D VA R E S EC R E D E R S HO CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 16 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO En este capítulo se citan las referencias teóricas que ayudarán a la realización de la presente investigación tales como: Antecedentes de la investigación, bases S O D VA R E S teóricas, definición de términos básicos y sistemas de hipótesis y variables. E R S O 2.1 ANTECEDENTES DE LAH INVESTIGACIÓN: C E DER En la actualidad, existen pocos trabajos científicos publicados en relación al rediseño e implementación de un fotómetro digital. Uno de los soportes para está investigación esta basado en los estudios realizado Max Frederic Balestra en el año 2001, sobre el “Desarrollo de un prototipo de microscopio computarizado para la visualización de muestras a través de una interfaz digital aplicada a un computador personal”, realizado en la Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín ubicada en la Ciudad de Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela. Esta investigación tiene como objetivo principal desarrollar un prototipo de microscopio computarizado para la visualización de muestras a través de una interfaz digital aplicada a un computador personal. Esta investigación, fue de finalidad aplicada, ya que luego del diseño y construcción del prototipo, se llevó a cabo su aplicación para evaluar su funcionamiento. Para la realización de este trabajo se empleó una metodología de 17 CAPÍTULO II naturaleza descriptiva, ya que se estudiaron con anterioridad las partes y características del prototipo por separado, como lo son: cámara digital, microscopio y computador personal, para luego analizar su funcionamiento, con el fin de acoplarlos posteriormente. Ésta investigación fue de marco de laboratorio debido a que se realizó en las S O D VA R E S instalaciones de una empresa tomando en cuenta el entorno y toda la data recolectada; mientras que de acuerdo con la tecnología, éste se clasifica como E R S HO tecnología del conocimiento. EC R E D La metodología empleada para la construcción de hardware fue dividida en las siguientes fases: definición de las aplicaciones, esquema general del software u ordenograma general, adaptación entre hardware y software, ordenogramas modulares y codificación de programas, implementación del hardware, integración del software y hardware, construcción de dispositivos y pruebas finales. Luego del desarrollo del prototipo mencionado se obtuvieron los siguientes resultados: 1. Se consiguieron visualizar las muestras tomadas a través de microscopio mediante un acople óptico. 2. Se logró conformar una base de datos para almacenar datos de los pacientes y resultados de pruebas anteriores. 18 CAPÍTULO II 2.2 BASES TEÓRICAS: Para comprender el funcionamiento del equipo en estudio es decir el LABCOMPUTER es necesario estudiar el principio de los métodos espectrométricos y fotométricos los cuales se basan principalmente en las teorías expuestas a S O D VA R E S continuación: E R S HO EC R E D 2.2.1. ESPECTROSCOPIA: Es un término general que trata de las distintas interacciones de las radiaciones con la materia. Históricamente las interacciones de interés se producían entre la radiación electromagnética y la materia sin embargo ahora el término espectroscopia se ha ampliado para incluir la interacciones entre la materias y la otras formas de energía tales como: ondas acústicas y haces de partículas como iones y electrones. 2.2.2. FOTOMETRÍA: Es la ciencia que se encarga de la medida de la luz como el brillo percibido por el ojo humano. Es decir, estudia la capacidad que tiene la radiación electromagnética de estimular el sistema visual. No debe confundirse con la Radiometría, que se encarga de la medida de la luz en términos de potencia absoluta. La espectrometría y la fotometría hacen referencia a la medida de la intensidad de la radiación mediante un detector fotoeléctrico o con otro tipo de dispositivo 19 CAPÍTULO II electrónico. Siendo los métodos más ampliamente utilizados los que son relacionados con la radiación electromagnética. 2.2.3. RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA: S O D VA R E son los rayos gamas y los rayos x, así como también S las radiaciones ultravioletas, E R OS de microondas y de radiofrecuencias. H C E DER Es un tipo de energía que toma varias formas, de las cuales las más fácilmente reconocible son las luz y el calor radiante mientras que la más difícil de reconocer 2.2.4. PROPIEDADES GENERALES DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA: Muchas propiedades de la radiación electromagnética se explican adecuadamente con un modelo clásico de onda sinusoidal, que utiliza parámetros como la longitud de onda, la frecuencia, la velocidad y la amplitud. A diferencia de otros fenómenos ondulatorios, como el sonido, la radiación electromagnética no necesita un medio de apoyo para transmitirse y, por tanto, se propaga fácilmente a través del vacío. El modelo ondulatorio falla al intentar explicar fenómenos asociados con la absorción o la emisión de energía radiante. Para comprender estos procesos, hay que acudir a un modelo corpuscular en el que la radiación electromagnética se contempla como un flujo de partículas discretas, o paquetes ondulatorios de energía, denominados fotones, en los que la energía de un fotón es proporcional a la frecuencia de la radiación. Este doble punto de vista de la radiación como partícula y como onda no es mutuamente excluyente, sino complementario. De hecho, la dualidad onda-corpúsculo se aplica al comportamiento de haces de 20 CAPÍTULO II electrones, protones y otras partículas elementales, y se racionaliza completamente por medio de la mecánica ondulatoria. 2.2.5. PROPIEDADES ONDULATORIAS DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA: S O D VA R E eléctrico y otro magnético que está en fase, E conS oscilaciones sinusoidales en ángulo R OS a la dirección de propagación. La figura 2recto de uno respecto a otro yH respecto C E 1a es una representación DER de este tipo para un rayo individual de una radiación Para muchos fines, la radiación electromagnética se representa como un campo electromagnética polarizada en el plano. Polarizada en el plano significa que todas las oscilaciones tanto del campo eléctrico como del magnético están en un solo plano. La figura 2-1b es una representación bidimensional de la componente eléctrica del rayo de la figura 2-1a. En ésta figura, el campo eléctrico se representa como un vector cuya longitud es proporcional a la fuerza del campo. La abscisa de esta representación gráfica puede ser el tiempo, cuando la radiación atraviesa un punto fijo del espacio, o la distancia, cuando el tiempo se mantiene constante. En las teorías expuestas a continuación, solo se considerará la componente eléctrica de la radiación, ya que el campo eléctrico es el responsable de la mayoría de los fenómenos que interesan, como la transmisión, la reflexión, la refracción y la absorción. Sin embargo, cabe señalar que la componente magnética de la radiación electromagnética es la responsable de la absorción de las radiofrecuencias en la espectroscopia de resonancia magnética nuclear. ondas de 21 CAPÍTULO II S O D VA R E S E R S HOperpendiculares entre si y respecto a la dirección de (a) campos eléctricos y magnéticos C E propagación, DER(b) representación bidimensional del vector eléctrico. Figura # 2.1, Representación de un haz de radiación monocromática, polarizada en el plano: Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 9 EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO: El espectro electromagnético abarca un intervalo enorme de longitudes de onda y de frecuencias (y así como de energías). De hecho, el intervalo es tan grande que se necesita una escala logarítmica. La figura 2-2 también describe cualitativamente las principales regiones espectrales. Las divisiones se basan en los métodos que se precisan para generar y detectar las diversas clases de radiación. Varios solapamientos son evidentes. Obsérvese que la región visible del espectro percibido por el ojo humano es muy pequeña si se compara con otras regiones espectrales. Hay que tener en cuenta también que los métodos espectroquímicos que se utilizan no sólo la radiación visible sino también las radiaciones ultravioleta e infrarroja se denominan con frecuencias métodos ópticos, a pesar de que el ojo humano no es sensible a los dos últimos tipos de radiación. Esta terminología algo ambigua surge de las muchas características comunes de los instrumentos 22 CAPÍTULO II utilizados para las tres regiones espectrales y de las similitudes que se observan en las interacciones de los tres tipos de radiación con la materia. La tabla 2-1 recoge los intervalos de longitud de onda y de frecuencia de las regiones del espectro que interesan con fines analíticos, así como los nombres de los diversos métodos espectroscópicos asociados con cada uno. La última columna S O D distintas VA R E S de la tabla indica los tipos de transiciones cuánticas nucleares, atómicas o moleculares que constituyen el fundamento E R S HO espectroscópicas. EC R E D de las técnicas Figura # 2.2, Regiones del espectro electromagnético. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). Tabla #2.3, Métodos espectroscópicos generales basados en la radiación electromagnética. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 23 CAPÍTULO II 9 DIFRACCIÓN DE LA RADIACIÓN: La difracción es una propiedad ondulatoria, que puede observarse no sólo para la radiación electromagnética sino también para las ondas mecánicas o acústicas. Por ejemplo, la difracción se demuestra con facilidad en el laboratorio generando mecánicamente ondas de frecuencia constante en un depósito de agua y S O D VA R E longitud de onda (figura 2-3a), la difracciónEes Sinsignificante y difícil de detectar. R O Pero, cuando la longitud de onda y laS abertura de la rendija son del mismo orden de H C E magnitud, comoD enElaR figura 2-3b, la difracción llega a ser intensa. En este caso, la observando las crestas ondulatorias antes y después de pasar a través de una abertura rectangular o rendija. Cuando la rendija es ancha en comparación con la rendija se comporta como una nueva fuente a partir de la cual las ondas se irradian en una serie de arcos de casi 180 grados. Así pues, la difracción del frente de onda se curva al pasar entre los bordes de la rendija. La difracción es una consecuencia de la interferencia. Esta relación se comprende más fácilmente si se considera un experimento, realizado por primera vez por Thomas Young en 1800, en el que la naturaleza ondulatoria de la luz se demostraba de modo inequívoco. Figura #2.3, Propagación de ondas a través de una rendija. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 24 CAPÍTULO II 9 TRANSMISIÓN DE LA RADIACIÓN: Experimentalmente se observa que la velocidad a la que se propaga la radiación a través de una sustancia transparente es menor que su velocidad en el vacio y depende de los tipos y concentraciones de átomos, iones o moléculas del medio. De estas observaciones se deduce que la radiación debe interaccionar de alguna S O D VA R E S manera con la materia. Sin embargo, dado que no observa ningún cambio en la frecuencia, la interacción no puede implicar una transferencia permanente de E R S HO energía. EC R E D El índice de refracción de un medio es una medida de su interacción con la radiación y se define como: Ecuación 2-1 en la que es el índice de refracción para una frecuencia determinada, velocidad de la radiación en el medio, y es la es su velocidad en el vacio. El índice de refracción de la mayoría de los líquidos está entre 1,3 y 1,8; para los sólidos, va desde 1,3 a 2,5 o incluso hasta valores superiores. La interacción implicada en la transmisión puede atribuirse a la polarización periódica de las especies atómicas y moleculares que constituyen el medio. En este contexto, la polarización significa una deformación transitoria de las nubes de electrones asociadas a los átomos o a las moléculas, causada por el campo electromagnético alternante de la radiación. Puesto que la radiación no se absorbe, la energía requerida para la polarización solo se retiene momentáneamente ( ) por las especies y se emite de nuevo sin alteración cuando la sustancia vuelve a su estado original. Ya que no hay un cambio neto de energía en 25 CAPÍTULO II este proceso, la frecuencia de la radiación emitida no varía, pero la velocidad de su propagación disminuye a causa del tiempo necesario para que se produzca la retención y la remisión. Por lo tanto, la transmisión a través de un medio puede considerarse como un proceso por etapas en el que intervienen como intermediarios átomos, iones o moléculas polarizados. 9 REFRACCIÓN DE LA RADIACIÓN: S O D VA R E S E R S Cuando la radiación incide H conO un ángulo en la interface entre dos medios C E R densidades diferentes, se observa un cambio brusco en la transparentes que DEtiene dirección, o refracción, del haz como consecuencia de una diferencia en la velocidad de la radiación en los dos medios. Cuando el haz pasa de un medio menos denso a uno más denso, como en la figura 2-4, la desviación se acerca a la normal hasta la interface. Cuando pasa de un medio más denso a otro menos denso, se observa una desviación separándose de lo normal. Figura #2.4, Refracción de la luz al pasar de un medio menos denso M1 a otro más denso M2, en el que su velocidad es menor. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 26 CAPÍTULO II 9 REFLEXIÓN DE LA RADIACIÓN: Cuando la radiación atraviesa una interface entre medios con diferentes índices de refracción, se produce siempre una reflexión. La fracción de radiación reflejada es tanto mayor cuanto mayor sea la diferencia entre los índices de refracción. 9 DISPERSIÓN DE LA RADIACIÓN: S O D VA R E S E R S Como se indicó antes, la transmisión HO de la radiación a través de la materia puede C E R retención momentánea de la energía radiante por átomos, representarse como DEuna iones o moléculas, seguida de una reemisión de la radiación en todas las direcciones cuando las partículas vuelven a su estado inicial. En el caso de partículas atómicas o moleculares que son pequeñas respecto a la longitud de onda de la radiación, la interferencia destructiva elimina la mayor parte, aunque no toda, de la radiación reemitida, excepto aquella que se desplaza en la dirección inicial del haz; como consecuencia de la iteración, la trayectoria del haz parece no haberse alterado. Sin embargo, una observación cuidadosa revela que una fracción muy pequeña de la radiación se transmite en todas direcciones a partir de la trayectoria inicial y que la intensidad de esta radiación dispersada aumenta con el tamaño de partícula. 9 POLARIZACIÓN DE LA RADIACIÓN: La radiación ordinaria consiste en un haz de ondas electromagnéticas en el que las vibraciones se distribuyen por igual entre una serie infinita de planos centrados a lo largo de la trayectoria del haz. Visto de frente, un haz de radiación monocromática 27 CAPÍTULO II puede visualizarse como un conjunto infinito de vectores eléctricos cuya longitud fluctúa desde cero hasta una amplitud máxima A. La figura 2-5 representa una vista frontal de estos vectores a distintos tiempos, durante el paso de una onda de radiación monocromática por un punto fijo del espacio. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura #2.5, Radiación no polarizada en el plano: (a) vista de la sección transversal de un haz de radiación monocromática, (b) vistas frontales sucesivas de la radiación en (a) si es no polarizada, (c) vistas frontales sucesivas de la radiación en (a) si es polarizada en el plano del eje vertical. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 2.2.6. PROPIEDADES MECÁNICO - CUÁNTICA DE LA RADIACIÓN: Cuando la radiación electromagnética se absorbe o se emite, se produce una transferencia permanente de energía al medio absorbente o procedente del objeto emisor. Para describir estos fenómenos, hay que tratar a la radiación electromagnética no como un conjunto de ondas, sino como un flujo de partículas discretas denominadas fotones o cuantos. La necesidad de disponer de un modelo corpuscular para la radiación fue evidente a raíz del descubrimiento del efecto fotoeléctrico en el siglo XIX. 28 CAPÍTULO II 9 EL EFECTO FOTOELÉCTRICO: En síntesis, este efecto fotoeléctrico consiste en la expulsión (o descarga) de electrones cuando una placa de metal, cargada con electricidad estática, es irradiada con luz. La teoría ondulatoria no explica satisfactoriamente éste fenómeno porque la energía de una onda (continua) se extiende sobre la superficie del metal. S O D VA R E S Los cuantos de luz, sin embargo, actúan como partículas que interaccionan con los electrones del metal, los cuales adsorben al cuanto de luz y, luego, son expulsados E R S HO del metal. EC R E D Varios experimentos, con diferentes materiales, se han realizado para comprobar el efecto fotoeléctrico. De acuerdo a la teoría de Einstein, la luz está formada de partículas y la energía de cada partícula que es proporcional a la frecuencia de la luz. La constante de proporcionalidad es la llamada constante de Planck. Esta es una constante de la naturaleza y es muy pequeña pero de gran significado. Es tan pequeña que las propiedades “cuantizadas” de la luz no las podemos ver pero nos ayudan a explicarnos muchos fenómenos de la naturaleza. Para remover al electrón, de la superficie de una placa de metal u otro material sólido, se necesita una cierta cantidad mínima de energía la cual depende del material. Si la energía de un fotón es mayor que éste valor mínimo, el electrón es emitido de la superficie del metal. Es decir, el electrón es expulsado transportando una cierta cantidad de energía cinética debida a su propio movimiento. (http://www.nodo50.org/ciencia_ popular/ articulos/Einstein5.htm) En la figura #2.6 se puede apreciar de mejor manera el efecto fotoeléctrico. 29 CAPÍTULO II S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura #2.6, Efecto fotoeléctrico. Fuente: www.monografias.com 9 EMISIÓN DE LA RADIACIÓN: La radiación electromagnética se origina cuando las partículas excitadas (átomos, iones o moléculas) se relajan a niveles de menor energía cediendo su exceso de energía en forma de fotones. La excitación puede producirse por diversos medios, tales como (1) el bombardeo con electrones u otras partículas elementales, que generalmente conduce a la emisión de rayos X; (2) la exposición a chispas de 30 CAPÍTULO II corriente alterna o al calor de una llama, un arco o un horno, la cual produce radiación ultravioleta, visible e infrarroja; (3) la irradiación con un haz de radiación electromagnética, que produce radiación fluorescente; una reacción química exotérmica, que produce quimioluminiscencia. La radiación emitida por una fuente excitada se caracteriza adecuadamente por un S O D VA R E S medio de un espectro de emisión, que generalmente toma la forma de una representación gráfica de la potencia relativa de la radiación emitida en función de E R S HO la longitud de onda o de la frecuencia. EC R E D La figura 2-7 es un espectro de emisión de rayos X producido por el bombardeo de un fragmento de molibdeno con un chorro de electrones de alta energía, el molibdeno, constituye un elemento químico metálico utilizado por lo general en metalurgia. Obsérvese que en la figura 2-7 hay también un espectro de líneas superpuesto al continuo. Figura #2.7, Espectro de emisión de rayos X del molibdeno metal. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 31 CAPÍTULO II 9 ABSORCIÓN DE RADIACIÓN: Cuando la radiación atraviesa una capa de un sólido, un líquido o un gas, ciertas frecuencias pueden eliminarse selectivamente por absorción, un proceso en el que la energía electromagnética se transfiere a los átomos, iones o moléculas que componen la muestra. La absorción provoca que estas partículas pasen de su S O D VA R E S estado normal a temperatura ambiente, o estado fundamental, a uno o más estados excitados de energía superior. E R S De acuerdo con la teoría quántica, HO los átomos, moléculas o iones solo tienen un C E ERniveles de energía discretos; de modo que para que se número limitado Dde produzca la absorción de la radiación, la energía de los fotones excitados debe coincidir exactamente con la diferencia de energía entre el estado fundamental y uno de los estados excitados de las especies adsorbentes. Como estas diferencias de energía son características para cada especie, el estudio de las frecuencias de la radiación adsorbida proporciona un medio para caracterizar los componentes de una muestra. Con este fin, se realiza experimentalmente una representación gráfica de la absorbancia en función de la longitud de onda o de la frecuencia. El examen de las cuatro representaciones gráficas de la figura 2-8 pone de manifiesto que el aspecto de los espectros de absorción varía consideradamente; algunos están constituidos por numerosos picos agudos, mientras que otros consisten en suaves curvas continuas. En general, la naturaleza de un espectro está influida por variables como la complejidad, el estado físico y el entorno de las especies absorbentes. De ésta propiedad de la absorción se derivan varios tipos los cuales se nombran a continuación: 32 CAPÍTULO II 9 Absorción molecular 9 Absorción atómica 9 Absorción Inducida por campo magnético S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura #2.8, Algunos espectros de absorción ultravioleta característicos. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 2.2.7. ASPECTOS CUANTITATIVOS DE LAS MEDIDAS ESPECTROQUÍMICAS: Como se muestra en la tabla 2-2 los métodos espectroquímicos se clasifican en cuatro categorías. Los cuatro requieren la medida de la potencia radiante, P, que es la energía de un haz de radiación que alcanza un área dada por segundo. En los instrumentos modernos, la potencia radiante se determina con un detector de radiación que convierte la energía radiante en una señal eléctrica S. Generalmente 33 CAPÍTULO II S es un potencial o una corriente que idealmente es directamente proporcional a la potencia radiante. Esto es, Ecuación 2-2 donde K es una constante. S O D A V R E corriente oscura, en ausencia de radiación;S en estos casos, la respuesta E R establece mediante la relación:HOS EC R E D Muchos detectores muestran una pequeña respuesta constante, denominada se Ecuación 2-3 donde es la corriente oscura, que es generalmente pequeña y constante al menos durante cortos periodos de tiempo. Los instrumentos espectroquímicos están normalmente equipados con un circuito compensador que reduce a cero cuando se realizan las medidas. En dichos instrumentos se aplica la ecuación 2-2. Tabla #2.2, Principales clases de métodos espectroquímicos. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 34 CAPÍTULO II 2.2.8. MÉTODOS BASADOS EN LA ABSORCIÓN: 9 TRANSMITANCIA: La figura # 2.9 muestra un haz de radiación paralelo y después de atravesar un medio que tiene un espesor de b (cm) y una concentración c de una especie S O D VA R E del medio es la fracción de radiación incidente transmitida por el medio: S E R OS H C E R E D absorbente. Como consecuencia de las interacciones entre fotones y los átomos o moléculas absorbentes, la potencia del haz disminuye de Po y P. La transmitancia T T= P Po Ecuación 2.4 La transmitancia se expresa con frecuencia como porcentaje o %T = P ∗ 100% Po Ecuación 2.5 35 CAPÍTULO II S O D VA R E S Figura #2.9, Atenuación de un haz de radiación por una disolución absorbente. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). E R S HO EC R E D 9 ABSORBANCIA: La absorbancia ( ) de un medio se define por la ecuación: Ecuación 2.6 Obsérvese que, al contrario que con la transmitancia, la absorbancia de un medio aumenta cuando la atenuación del haz se hace mayor. 2.2.9. LA LEY DE BEER: Para una radiación monocromática, la absorbancia es directamente proporcional al camino óptico b a través del medio y la concentración c de la especie adsorbente. Estas relaciones vienen dadas por: Ecuación 2.7 36 CAPÍTULO II donde a es una constante de proporcionalidad denominada absortividad. La magnitud de a claramente dependerá de las unidades utilizadas para b y c. Con frecuencia para disoluciones de una especie absorbente, b se da en centímetros ( ) y c en gramos por litro ( ). Las unidades de la absortividad en ese caso son . S O D ) y la longitud de la cubeta en centímetros ( ), la absortividad se litro ( VA R E S Epor el símbolo ε. denomina adsortividad molar y se representa R S HO C E R E D Entonces se expresa de esta manera: Cuando la concentración en la ecuación de la absorbancia se expresa en moles por Ecuación 2.8 donde ε tiene unidades de . Las ecuaciones que se acaban de nombrar son expresiones de la Ley de Beer, que sirven como base para el análisis cuantitativo mediante medidas de absorción atómica y molecular. Se encuentran ciertas limitaciones en la aplicabilidad de la Ley de Beer. 2.2.10. MEDIDA DE LA ABSORBANCIA Y TRANSMITANCIA: La figura # 2.10, muestra un esquema de un instrumento sencillo llamado fotómetro, utilizado para medir la transmitancia y la absorbancia de disoluciones acuosas con un haz seleccionado con un filtro de radiación visible. En este caso, la radiación procedente de una lámpara de wolframio atraviesa un filtro de vidrio coloreado, que 37 CAPÍTULO II solo deja pasar una banda limitada de radiación de longitudes de ondas continuas. Posteriormente el haz pasa a través de un diafragma variable, que permite ajustar la potencia de la radiación que alcanza la cubeta transparente que contiene la muestra. Se puede colocar un obturador enfrente del diafragma para bloquear completamente la radiación. Con el obturador abierto, la radiación incide sobre un dispositivo fotoeléctrico que convierte la energía radiante del haz en una corriente S O D VA R E Para hacer lecturas directas en tanto por ciento Sde transmitancia con este tipo de E R OS preliminares, denominados ajuste de la instrumento, se realizan dosHajustes C E corriente oscuraD oE delR 0 por 100T y ajuste del 100 por 100T. El ajuste del 0 por 100T continua que se detecta y se mide con un microamperímetro. se realiza con el detector apantallado respecto de la fuente cerrando el obturador mecánico. Cualquier pequeña corriente oscura en el detector se anula eléctricamente hasta que la aguja del detector lea cero. El ajuste del 100 por 100T se realiza con el obturador abierto y con la cubeta llena del disolvente en el camino óptico. Generalmente, el disolvente está contenido en una cubeta lo más parecida posible a la cubeta que contiene la muestra. El ajuste del 100 por 100T con este tipo de instrumento supone variar la potencia del haz por medio del diafragma variable; en algunos instrumentos este mismo efecto se realiza variando eléctricamente la señal de salida radiante de la fuente. La potencia radiante que llega al detector varía hasta que el medidor lea exactamente 100. 38 CAPÍTULO II S O D VA R E S Figura #2.10, Fotómetro de haz sencillo para medidas en la región visible. E R S HO Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). EC R E D 2.2.11. DISEÑO GENERAL DE INSTRUMENTOS ÓPTICOS: Los métodos espectroscópicos ópticos se fundamentan en dos 2 fenómenos: (1) absorción (molecular y atómica) y (2) Emisión (fluorescencia, fosforescencia, y quimioluminiscencia). Para medir cada fenómeno la mayoría de los componentes básicos de los instrumentos son muy parecidos, aunque difieren algo en su configuración. Además, las propiedades necesarias de estos componentes son las mismas independientemente de si se aplican a la región ultravioleta, visible o infrarroja del espectro. Los instrumentos espectroscópicos característicos incluyen cinco componentes: (1) una fuente estable de energía radiante, (2) un recipiente transparente para contener la muestra, (3) un dispositivo que aísle una región restringida del espectro para la medida, (4) un detector de radiación, que convierta la energía radiante en una señal utilizable ( generalmente una señal eléctrica), y (5) un sistema de procesamiento y lectura de la señal, que visualice la señal detectada en una escala de medida, en una pantalla de osciloscopio, en un medidor digital o en un registrador. Los componentes mencionados pueden ser vistos en la figura # 2.11. 39 CAPÍTULO II S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura #2.11, Componentes de diversos tipos de instrumentos para espectroscopia óptica: (a) de absorción; (b) de fluorescencia, fosforescencia y dispersión; (c) de emisión y quimioluminiscencia. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 2.2.12. FUENTES DE RADIACIÓN: Una fuente debe generar un haz de radiación con potencia suficiente para que se detecte y se mida con facilidad para poderla utilizar en estudios espectroscópicos. Además, su potencia de salida debe ser estable durante periodos de tiempo razonables. La potencia radiante de una fuente varia exponencialmente con la tensión de su fuente de alimentación. Por ello, para proporcionar la estabilidad requerida se necesita a menudo una fuente de potencia regulada. Estas fuentes pueden ser de tres tipos: fuentes continuas, que emiten radiación cuya intensidad varia solo de forma gradual en función de la longitud de onda, fuentes de líneas, que emiten un número limitado de líneas o bandas de radiación, cada una de las cuales abarcan un intervalo limitado de longitudes de onda y los láseres lo cuales 40 CAPÍTULO II son fuentes muy útiles en la instrumentación analítica debido a su elevada intensidad a su estrecha anchura de banda y a la naturaleza coherente de su señal de salida. 9 FUENTES CONTÍNUAS: S O D VA R E fluorescencia. La fuente más común para E la S región ultravioleta es la lámpara de R OSfuente particularmente intensa, se utilizan deuterio. Cuando se precisaHuna C ERE lámparas de arco de un gas, argón, xenón o mercurio, a alta presión. Para la Dllenas Las fuentes continuas se usan ampliamente en espectroscopia de absorción y de región visible del espectro, la lámpara de filamento de wolframio se usa casi universalmente. Las fuentes de infrarrojo más comúnmente son sólidos inertes calentados a produce entre , temperatura a la cual la máxima emisión radiante se . 9 FUENTES DE LÍNEAS: Las fuentes que emiten pocas líneas discretas son muy utilizadas en espectroscopia de fluorescencia atómica y molecular y en espectroscopia Raman (la refractometría y la polarimetría también emplean fuentes de líneas). Las lámparas de vapor de mercurio y de sodio, utilizadas en distintos instrumentos espectroscópicos, proporcionan relativamente pocas líneas agudas en la región ultravioleta y visible. Las lámparas de cátodo hueco y las lámparas de descarga sin electrodos son las fuentes de líneas más importantes para los métodos de absorción atómica y de fluorescencia. 41 CAPÍTULO II 9 LÁSERES: El término láser es un acrónimo cuyas siglas en inglés dan vida al siguiente término “light amplification by stimulated emission of radiation” (amplificación de la luz mediante la emisión estimulada de radiación). El primer laser se construyó en 1960. Desde entonces, los químicos han encontrado muchas aplicaciones de estas S O D VA R E Sespecies en la atmósfera, y en la concentraciones extremadamente pequeñasEde R OS selectivas. Debido a sus propiedades inducción de reacciones isotópicamente H C E amplificadoras D de E la R luz, los láseres originan haces de radiación estrechos (unas fuentes en espectroscopia de alta resolución, en estudios cinéticos de procesos con tiempos de vida en el intervalo de , en la detección y determinación de pocas centésimas de micrómetro) y sumamente intensos. Debido a estas propiedades singulares, los láseres se han convertido en fuentes bastantes utilizadas en la región ultravioleta, visible e infrarroja del espectro. 2.2.13. SELECTORES DE LONGITUD DE ONDAS: Para la mayoría de análisis espectroscópicos, se necesita una radiación constituida por un grupo limitado, estrecho y continuo de longitudes de onda denominado banda. Una anchura de banda estrecha aumenta la sensibilidad de las medidas de absorbancia, puede proporcionar selectividad tanto a los métodos de absorción como a los de emisión y, con frecuencia, es un requisito para obtener una relación lineal entre la señal óptica y la concentración. Idealmente, la señal de salida de un selector de longitud de onda correspondería a una radiación de una única longitud de onda o frecuencia. No existe ningún selector de longitud de onda que se aproxime al caso ideal; en su lugar, lo que se obtiene es una banda, como la de la figura # 2.12. En este caso, se representa el tanto porciento de radiación incidente 42 CAPÍTULO II de una determinada longitud de onda que es transmitida por el selector en función de la longitud de onda. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura #2.12, Señal de salida de un selector de longitud de onda típico. Fuente: Skoog D. Análisis Instrumental (2001). 2.2.13.1. FILTROS: Se emplean dos tipos de filtros para la selección de la longitud de ondas: los filtros de interferencia (llamados a veces filtros de Fabry-Perot) y filtros de absorción. Los filtros de absorción se limitan a la región visible del espectro; mientras que los filtros de interferencia operan en la región ultravioleta, visible y buena parte del infrarrojo. 9 FILTROS DE INTERFERENCIA: Como su nombre indica, los filtros de interferencia se fundamentan en las interferencias ópticas para producir bandas estrechas de radiación. Un filtro de 43 CAPÍTULO II interferencia consta de un dieléctrico transparente (con frecuencia fluoruro de calcio o de magnesio) que ocupa el espacio entre dos películas metálicas semitransparentes. Esta disposición se coloca entre dos placas de vidrio u otro material transparente. El espesor de la capa dieléctrica se controla cuidadosamente y determina la longitud de onda de la radiación transmitida. Cuando un haz perpendicular de radiación colimada incide en esta disposición, una fracción S O D VA R E parte reflejada de esta segunda interacción E es S de la longitud de onda adecuada, se R S de la primera capa en fase con la luz Ointerna refleja parcialmente desde la H cara C ERE incidente de laD misma longitud de onda. El resultado es que se refuerza esta atraviesa la primera capa metálica, mientras que el resto se refleja. La parte que ha pasado, sufre partición similar cuando incide en la segunda película metálica. Si la determinada longitud de onda, mientras que la mayoría de las otras longitudes de onda, que no están en fase, sufren una interferencia destructiva. 9 FILTROS DE ABSORCIÓN: Los filtros de absorción, que en general son más baratos que los filtros de interferencia, se han utilizado mucho para la selección de bandas en la región visible. Estos filtros funcionan absorbiendo ciertas zonas del espectro. El tipo más habitual es un vidrio coloreado o una suspensión de un colorante en gelatina que se coloca entre dos placas de vidrio. El primero tiene la ventaja de una mayor estabilidad térmica. Los filtros de absorción tienen anchuras de banda efectivas que oscilan entre 30 y 250 . Los filtros que proporcionan las anchuras de banda más estrechas también absorben una fracción significativa de la región deseada y pueden tener una transmitancia de 10 por 100 o menos en sus picos de banda. En 44 CAPÍTULO II el comercio existen filtros de vidrio con máximos de transmitancia en toda la región del visible. Los filtros de corte tienen transmitancia de casi el 100 por 100 en una zona del espectro visible, pero luego disminuyen rápidamente hasta un valor de transmitancia igual a cero en el resto. Una banda espectral estrecha puede aislarse S O D VA R E S acoplando un filtro de corte con un segundo filtro. E R S 2.2.13.2. MONOCROMADORES: HO C E DER En muchos métodos espectroscópicos, es necesario o deseable poder variar, de forma continua y en un amplio intervalo, la longitud de onda de la radiación. Este proceso se denomina barrido de un espectro. Los monocromadores se diseñan para realizar barridos espectrales. Los monocromadores para las radiaciones ultravioleta, visible e infrarroja son similares en cuanto a construcción mecánica, ya que todos ellos utilizan rendijas, lentes, espejos, ventanas y redes o primas. 9 MONOCROMADORES DE PRISMAS: Los prismas se pueden utilizar para dispersar la radiación ultravioleta, visible e infrarroja. Sin embargo, el material usado para su fabricación difiere según la región de longitudes de onda. 9 MONOCROMADORES DE RED: Las radiaciones ultravioleta, visible e infrarroja pueden dispersarse dirigiendo un haz policromático a través de una red de transmisión o hacia la superficie de una red de reflexión; esta última es con mucho la más usual. Las redes réplica, que se 45 CAPÍTULO II usan en la mayoría de los monocromadores, se fabrican a partir de una red patrón. Esta última consiste en una superficie dura, pulida y ópticamente plana sobre la que se ha grabado, con una herramienta de diamante afilada adecuadamente, un gran número de surcos paralelos y muy próximos entre sí. Una red para la región ultravioleta y visible tienen normalmente de 300 a 2.000 , siendo lo más habitual de 1.200 a 1.400. Para la región infrarroja, tienen de 10 a 200 surcos/mm; S O D VA R E S ya que los surcos deben ser una buena red patrón es tediosa, larga yEcara, R S e igualmente espaciados a lo largo de Oparalelos, idénticos en tamaño, exactamente H C E la red (3 a 10 D ). ER para los espectrofotómetros diseñados para el intervalo más usado del infrarrojo, de 5 a 15 , una red de unos 100 surcos/mm es la más adecuada. La fabricación de Las redes réplica se hacen a partir de una red patrón mediante un proceso de moldeado con una resina líquida que preserva, de forma casi perfecta, la exactitud óptica de la red patrón original sobre una superficie de resina transparente. Esta superficie generalmente se hace reflectante mediante un recubrimiento de aluminio, o algunas veces, de oro o platino. 2.2.14. RECIPIENTES PARA LAS MUESTRAS: Todos los estudios espectroscópicos excepto la espectroscopia de emisión, requieren recipientes para la muestra. Al igual que los elementos ópticos de los monocromadores, las celdas o cubetas que contienen las muestras se deben fabricar de un material que sea transparente a la radiación de la región espectral de interés. 46 CAPÍTULO II 2.2.15. DETECTORES DE RADIACIÓN: Los detectores de los primeros instrumentos espectroscópicos fueron el ojo humano o las películas o placas fotográficas. Estos dispositivos de detección se han sustituido, en gran parte, por detectores que convierten la energía radiante en una señal eléctrica. Para comprender el funcionamiento de un detector radiación se Suna respuesta O D y VA R E S de onda. Además, debe tener constante en un intervalo considerable de longitudes E R S un tiempo de respuesta rápidoH yO una señal de salida igual a cero en ausencia de C E iluminación. DER debe manejar o entender el funcionamiento de un detector ideal el cual debe tener una elevada sensibilidad, una elevada relación 9 TIPOS DE DETECTORES DE RADIACIÓN: Existen dos tipos de detectores de radiación; uno responde a los fotones y el otro al calor. Todos los detectores de fotones (también denominados detectores fotoeléctricos o cuánticos) tienen una superficie activa, que es capaz de adsorber radiación. En algunos tipos, la energía absorbida causa la emisión de electrones y el desarrollo de una fotocorriente. En otros, la radiación promociona electrones a las bandas de conducción; en este caso, la detección se basa en el aumento de la conductividad resultante (fotoconducción). Los detectores de fotones son muy usados para medir las radiaciones ultravioleta, visible e infrarroja cercana. Cuando se utilizan para radiaciones de longitud de ondas mayor de 3 , se deben enfriar a la temperatura del hielo seco o del nitrógeno líquido para evitar las interferencias del ruido térmico del fondo. Los detectores fotoeléctricos difieren de los detectores de 47 CAPÍTULO II calor en que la señal eléctrica de los primeros es consecuencia de una serie de sucesos individuales (absorción de fotones individuales), cuya probabilidad se puede describir estadísticamente. Por el contrario, los detectores térmicos, que se emplean mucho en la detección de la radiación infrarroja, responden a la potencia promedio de la radiación incidente. S O D VA R E S 2.2.16. PROCESADOR DE SEÑAL Y DISPOSITIVOS DE LECTURA: E R S El procesador de señal es generalmente HO un dispositivo electrónico que amplifica la C E R Además, puede cambiar la señal de corriente continua señal eléctrica D delE detector. a corriente alterna (o la inversa), cambiar la fase de la señal y filtrarla para eliminar los componentes no deseados. Además, el procesador de señal puede utilizarse para llevar a cabo operaciones matemáticas en la señal como diferenciar, integrar o convertir a logaritmo. 2.2.17. TIPOS DE INSTRUMENTOS ÓPTICOS: A continuación se describen los diversos tipos de instrumentos ópticos que han sido empleados en los estudios espectroscópicos y fotométricos: 9 ESPECTROSCOPIO: Es un instrumento óptico utilizado para la identificación visual de líneas de emisión atómicas. Consta de un monocromador, en el que la rendija de salida se reemplaza por un ocular que se puede mover a lo largo del plano focal. La longitud de onda de la línea de emisión se puede determinar a partir del ángulo formado entre el haz incidente y el haz dispersado, cuando la línea se centra en ocular. 48 CAPÍTULO II 9 COLORÍMETRO: Se usa el término colorímetro para designar a un instrumento para medidas de absorción, donde el ojo humano es el detector, utilizando uno o más patrones de comparación del color. S O D VA R E S E R S HO 9 FOTÓMETRO: EC R E D Instrumento que consta de una fuente, un filtro y un detector fotoeléctrico, además de un procesador de señales y un sistema de señales. Debería tenerse en cuenta que algunos científicos y fabricantes de instrumentos se refieren a los fotómetros como colorímetros o colorímetros fotoeléctricos. Existen en el comercio fotómetros de filtros para medidas de absorción en la región ultravioleta, visible e infrarroja, así como para las medidas de emisión y fluorescencia en las dos primeras regiones. Los fotómetros diseñados para medida de fluorescencia se denominan también fluorómetros. 9 ESPECTRÓGRAFO: Es un instrumento de construcción similar a un monocromador con la diferencia que en éste se reemplaza la disposición de la rendija por una gran abertura que aloja al detector o transductor, que está continuamente expuesto al espectro completo de la radiación dispersada. 9 ESPECTRÓMETRO: 49 CAPÍTULO II Es un instrumento que proporciona información sobre la intensidad de la radiación en función de la longitud de onda o de la frecuencia. Los elementos dispersantes en algunos espectrómetros son multicanal, es decir, que pueden observar simultáneamente dos o más frecuencias. Un espectrofotómetro consta de un espectrómetro equipado con una o mas rendijas de salida y detectores S O D VA R E para análisis E por S fluorescencia se R S CHO fotoeléctricos que permiten la determinación de la relación entre la potencia de dos haces en función de la longitud de onda como en la espectroscopia de absorción. Un espectrofotómetro E DER espectrofluorímetro. Todos los instrumentos mencionados anteriormente utilizan denomina, filtros o monocromadores para aislar una región del espectro para la medida. Por el contrario, un instrumento multiplex obtiene información espectral sin dispersar o filtrar primero la radiación para proporcionar las longitudes de onda de interés. El término de multiplex proviene de la teoría de la comunicación, donde se usa para describir sistemas en los que muchos conjuntos de información se transportan de forma simultánea a través de un monocanal. Los instrumentos analíticos multiplex son dispositivos monocanal en los que todos los componentes de la respuesta analítica se recogen simultáneamente. Para determinar la magnitud de cada una de estos componentes, se necesita modular la señal analítica de forma que permita una subsiguiente descodificación de la respuesta en sus componentes. Así también como se estudió los principios de los métodos espectrométricos y fotométricos que compone el funcionamiento del equipo en estudio es decir el LABCOMPUTER, es necesario entender cómo se manejan los lenguajes de programación, el diseño y su implementación como también la programación orientada a objetos. 50 CAPÍTULO II 2.2.18. CONCEPTOS DE LA POO: La POO representa una metodología de programación que se basa en las siguientes características: S O D VA a ellos. Los objetos poseen una serie de operaciones asociados R E S E R Sgenéricas, es decir, operan sobre múltiples Las operaciones tienden aO ser H C tipos de D datos. ERE 1. Los diseñadores definen nuevas clases (o tipo) de objetos. 2. 3. 4. Las clases o tipos de objetos comparten componentes comunes mediante mecanismos de herencia. Términos como abstracción de datos, objetos, encapsulación entre otros, son conceptos básicos sobre la que se fundamenta la POO. Si bien estos conceptos serán tratados ampliamente mas adelante, aquí nos limitaremos a indicar las diferencias entre los conceptos de objeto, encapsulación y abstracción de datos. Ángel Morales, Francisco Segovia (2003). Estos conceptos con frecuencia inducen a cierta confusión y sin embargo cada uno de ellos describe aspectos complementarios, como a continuación se indica: 9 OBJETO: Una estructura de datos y conjunto de procedimientos que operan sobre dicha estructura. Una definición más completa de objeto es: una entidad de programa 51 CAPÍTULO II que consiste en datos y todos aquellos procedimientos (Procedures) que pueden manipular aquellos datos. El acceso a los datos de un objeto es solamente a través de estos procedimientos; únicamente estos procedimientos pueden manipular, referenciar y/o modificar estos datos. S O D VA R E clases. Podemos considerar una clase como una S colección de objetos que poseen E R OS Una clase contiene toda la información características y operacionesH comunes. C E ER necesaria para D crear nuevos objetos. Para poder describir todos los objetos de un programa, conviene agrupar estos en 9 ENCAPSULACIÓN: Es una técnica que permite localizar y ocultar los detalles de un objeto. La encapsulación previene que un objeto sea manipulado por operaciones distintas de las definidas. Las encapsulaciones son como una caja negra que esconde los datos y solamente permite acceder a ellos de forma controlada. De una manera mas formal, se define como una técnica que permite minimizar las interdependencias entre las clases (bloques) escritas de forma separada. La interface externa de un bloque sirve como un contrato entre este y el resto de bloques que precisan de sus definiciones o sus operaciones. La encapsulación en POO agrupa los datos privados de un objeto y el conjunto de operaciones que actúan sobre dichos datos dentro de entidades simples. Dichas entidades ocultan su información del exterior, de tal forma que solo puede accederse a dicha 52 CAPÍTULO II información a través de los procedimientos externos que se han definido asociados a estos objetos. Dicho de otra manera, la encapsulación previene la manipulación de un objeto por una vía distinta de la utilización de las operaciones externas definidas sobre este objeto. Las principales razones técnicas para la utilización de la encapsulación son: S O D VA R E S 1. Mantener a salvo los detalles de representación, si solamente nos interesa el E R S HO comportamiento del objeto. EC R E D 2. Modificar y ajustar la representación, a mejores soluciones algorítmicas o a nuevas tecnologías de software. Con el fin de maximizar las ventajas de la encapsulación, debe minimizarse la exposición de los detalles de implementación en las interfaces externas. Un lenguaje de programación soporta la encapsulación en la medida en que permite que se definan y fuercen al menor número posible de interfaces externas. 9 ABSTRACCIÓN: En el sentido más general, una abstracción es una representación concisa de una idea o de un objeto complicado. En un sentido mas especifico, la abstracción localiza y oculta los detalles de un modelo o diseño para generar y manipular objetos. 2.2.19. EL CICLO DE VIDA DEL SOFTWARE: 53 CAPÍTULO II Existen dos niveles en la construcción de programas: aquellos relativos a pequeños programas (los que normalmente realizan programadores individuales) y aquellos que se refieren a sistemas de desarrollo de programas grandes (proyectos de software) y que, generalmente, requieren un equipo de programadores en lugar de personas individuales. El primer nivel se denomina programación a pequeña escala; el segundo nivel se denomina programación a gran escala. S O D VA R E comprender lo mejor posible el problema que se está tratando de resolver y crear S E R OSy eficiente que se denomina proceso de una solución de software apropiada H C E desarrollo de software. DER La técnica utilizada por los desarrolladores profesionales de software es El desarrollo de un buen sistema de software se realiza durante el ciclo de vida, que es el período de tiempo que se extiende desde la concepción inicial del sistema hasta su eventual retirada de la comercialización o uso del mismo. Las actividades humanas relacionadas con el ciclo de vida implican procesos tales como análisis de requisitos, diseño, implementación, codificación, pruebas, verificación, documentación mantenimiento y evolución del sistema y obsolescencia. En esencia, el ciclo de vida del software comienza con una idea inicial, incluye la escritura y depuración de programas y continúa durante años con correcciones y mejoras al software original. El ciclo de vida del software es un proceso iterativo, de modo que se modificarán las sucesivas etapas en función de la modificación de las especificaciones de los requisitos producidos en la fase de diseño o implementación, o bien una vez que el sistema se ha implementado, y probado, pueden aparecer errores que será necesario corregir y depurar, y que requieren la repetición de etapas anteriores. 54 CAPÍTULO II La figura # 2.13 muestra el ciclo de vida de software y la disposición típica de sus diferentes etapas en el sistema conocido como ciclo de vida en cascada, que supone que la salida de cada etapa es la entrada de la etapa siguiente. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 2.13, Ciclo de vida del software. Fuente: Aguilar L. Fundamentos de programación (2003). 9 FASE DE ANÁLISIS: REQUISITOS Y ESPECIFICACIONES: La primera etapa en la producción de un sistema de software es decidir exactamente que se supone ha de hacer el sistema; esta etapa se conoce también como análisis de requisitos o especificaciones y por esta circunstancia muchos tratadistas suelen subdividir la etapa en otras dos: 9 Análisis y definición del problema (requisitos). 9 Especificación de requisitos (especificaciones). La parte más difícil en la tarea de crear un sistema de software es definir cuál es el problema y a continuación especificar lo que se necesita para resolverlo. Normalmente la definición del problema comienza analizando los requisitos del 55 CAPÍTULO II usuario, por estos requisitos, con frecuencia, suelen ser impresos y difícil de describir. Se deben especificar todos los aspectos del problema, pero con frecuencia las personas que describen el problema no son programadores y eso hace imprecisa la definición. La fase de especificación requiere normalmente la comunicación entre los programadores y los futuros usuarios del sistema e iterar la especificación hasta que tanto el especificador como los usuarios estén satisfechos S O D VA R E S de las especificaciones y hayan resuelto el problema normalmente. 9 DISEÑO: E R S HO EC R E D La especificación de un sistema indica lo que el sistema debe de hacer. La etapa de diseño del sistema indica cómo ha de hacerse. Para un sistema pequeño, la etapa de diseño puede ser tan sencilla como escribir un algoritmo en pseudocódigo. Para un sistema grande, esta etapa incluye también la fase de diseño de algoritmos, pero incluye el diseño e interacción de un número de algoritmos diferentes, con frecuencia sólo bosquejados, así como una estrategia para cumplir todos los detalles y producir el código correspondiente. Arrancando con las especificaciones, el equipo de diseño determina la estructura interna del producto. Los diseñadores descomponen el producto en módulos, piezas independientes de código con interfaces bien definidas del resto del producto. (Un objeto es un tipo específico de módulo). La interfaz de cada módulo, es decir, los argumentos que se basan en el módulo y los argumentos que se devuelven al módulo se deben especificar en detalle. Una vez que el equipo ha completado la descomposición en módulos (diseño arquitectónico) se realiza el diseño detallado. Para cada módulo se seleccionan los algoritmos y las estructuras de datos elegidas. 56 CAPÍTULO II 9 IMPLEMENTACIÓN (CODIFICACIÓN): La etapa de implementación (codificación) traduce los algoritmos del diseño en un programa escrito en un lenguaje de programación. Los algoritmos y las estructuras S O D VA R E S de datos realizadas en pseudocódigo han de traducirse a un lenguaje que entiende la computadora. E R S Oun lenguaje de programación. Los La codificación ha realizarseH en C E clásicos más populares DER son PASCAL, FOLTRAN, COBOL Y C; los lenguajes lenguajes orientados a objetos más usuales son C++, Java, Visual Basic. Net. Smaltalk, y recientemente C#, etc. Si un problema se divide en subproblemas, los algoritmos que resuelven cada subproblema (tarea o módulos) deben ser codificados, depurados y probados independientemente. Es relativamente fácil encontrar un error en un procedimiento pequeño. Es casi imposible encontrar todos los errores de un programa grande, que se codificó y comprobó como una sola unidad en lugar de cómo una colección de módulos (procedimiento) bien definidos. Las reglas de sangrado y buenos comentarios facilitan la escritura del código. El pseudocódigo es una herramienta excelente que facilita notablemente la codificación. 9 PRUEBAS E INTEGRACIÓN: 57 CAPÍTULO II La etapa de pruebas requiere como su nombre sugiere, la prueba o verificación del programa de computadora terminado al objeto de asegurar lo que hace; de hecho proporciona una solución al problema. Cualquier error que se encuentre durante esta prueba o test se debe corregir. Cuando los diferentes componentes de un programa se han implementado y comprobado individualmente, el sistema completo S O D VA R E La etapa de pruebas sirve para mostrar queE unS programa es correcto. Las pruebas R OSha escrito que mientras que las pruebas nunca son fáciles, Edgar Dirjikstra H C E realmente muestran DElaRpresencia de errores, nunca puede mostrar su ausencia. Una se ensambla y se integra. prueba con éxito en la ejecución significa sólo que no se han descubierto errores en esas circunstancias específicas, pero no se dice nada de otras circuntancias. En teoría el único modo que una prueba puede mostrar que un programa es correcto si todos los casos posibles han intentado y comprobado (es lo que se conoce como prueba exhaustiva); es una situación técnicamente imposible incluso para los programas más sencillos. Una prueba exhaustiva requerirá todas las combinaciones posibles de marcas y tamaños de clases; puede llevar años completar la prueba. La fase de pruebas es una parte esencial de un proyecto de programación. Durante la fase pruebas se necesita eliminar tantos errores lógicos como pueda. En primer lugar, se debe probar el programa con datos de entrada válidos que conducen a una solución conocida. Si en ciertos datos deben de estar dentro de un rango, se deben incluir los valores en los extremos finales del rango. Por ejemplo, si el valor de entrada de n cae en el rango de 1 a 10, se ha de asegurar incluir casos de pruebas en los que n esté entre 1 y 10. También se debe incluir datos no válidos para comprobar la capacidad de detección de errores del programa. Se han de probar también algunos datos aleatorios y por último intentar algunos datos reales. 58 CAPÍTULO II 9 VERIFICACIÓN: La etapa de prueba ha de comenzar tan pronto como sea posible en la fase de diseño y continuar a lo largo de la implementación del sistema. Incluso aunque las pruebas son herramientas extremadamente válidas para proporcionar la evidencia S O D VA R E S de que un programa es correcto y cumple sus especificaciones, es difícil conocer si las pruebas realizadas son suficientes. E R S Por esas razones se ha desarrollado HO un segundo método para demostrar la C E corrección o exactitud DER de un programa. Este método, denominado verificación formal, implica la construcción de pruebas matemáticas que ayudan a determinar si los programas hacen lo que se supone han de hacer. La verificación formal implica la aplicación de reglas formales para mostrar que un programa cumple su especificación: la verificación. La verificación formal funciona bien en programas pequeños, pero es compleja cuando se utiliza en programas grandes. La teoría de verificación requiere conocimientos matemáticos avanzados y por otra parte se sale fuera de los objetivos de este libro; por esta razón sólo hemos constatado la importancia de esta etapa. Si se descubre un error durante el proceso de verificación, se debe corregir su algoritmo y probablemente se han de modificar las especificaciones del problema. Un método es utilizar invariantes (una condición que siempre es verdadera en un punto específico de un algoritmo) lo que probablemente hará que su algoritmo contenga pocos errores antes que comience la codificación. Como resultado, se gastará menos tiempo en la depuración de su programa. 9 MANTENIMIENTO: 59 CAPÍTULO II Cuando el producto software (el programa) se ha terminado, se distribuye entre los posibles usuarios, se instala en las computadoras y se utiliza (producción). Sin embargo, y aunque, a priori, el programa funcione correctamente, el software debe ser mantenido y actualizado. De hecho, el coste típico del mantenimiento excede, con creces, el coste de producción del sistema original. S O D VA R E por los usuarios del sistema y que no se descubrieron S durante la fase de prueba. La E R OSdel mantenimiento del software. Otro aspecto corrección de estos errores esH parte C RE de la fase de mantenimiento es la mejora del software añadiendo más DE Un sistema de software producirá errores que serán detectados, casi con seguridad, características o modificando partes existentes que se adapten mejor a los usuarios. Otras causas que obligarán a revisar el sistema de software en la etapa de mantenimiento son las siguientes: (1) cuando un nuevo hardware se introduce, el sistema puede ser modificado para ejecutarlo en un nuevo entorno; (2) si cambian las necesidades del usuario, suele ser menos caro y más rápido modificar el sistema existente que producir un sistema totalmente nuevo. La mayor parte del tiempo de los programadores de un sistema se gasta en el mantenimiento de los sistemas existentes y no en el diseño de sistemas totalmente nuevos. Por esta causa, entre otras, se ha de tratar siempre de diseñar programas de modo que sean fáciles de comprender y entender (legibles) y fáciles de cambiar. 9 LA OBSOLESCENCIA: PROGRAMAS OBSOLETOS La última etapa en el ciclo de vida del software es la evolución del mismo, pasando por su vida útil hasta su adolescencia o fase en la que el software se queda 60 CAPÍTULO II anticuado y es preciso actualizarlo o escribir un nuevo programa sustitutorio del antiguo. La decisión de dar de baja un software por obsoleto no es una decisión fácil. Un sistema grande representa una inversión enorme de capital que parece, a primera vista, más barato modificar el sistema existente en vez de construir un sistema S O D VA R E productivamente revisado muchas veces. E Sin Sembargo, incluso los programas R S Ocaducidad grandes se quedan obsoletosH por de tiempo al pasar una fecha límite C E ERque un programa grande esté bien escrito y adecuado a la determinada. AD menos totalmente nuevo. Este criterio suele ser, normalmente, correcto y por esta causa los sistemas grandes se diseñan para ser modificados. Un sistema puede ser tarea a realizar, como en el caso de programas pequeños, suele ser más eficiente escribir un nuevo programa que corregir el programa antiguo. 9 ITERACCIÓN Y EVOLUCIÓN DEL SOFTWARE: Las etapas de vida del software suelen formar parte de un ciclo o bucle, como su nombre sugiere y no son simplemente una lista lineal. Es probable, por ejemplo, que durante la fase de mantenimiento tenga que volver a las especificaciones del problema para verificarlas o modificarlas. Obsérvese en la figura # 2.14 que las diferentes etapas rodean al núcleo documentación. La documentación no es una etapa independiente como se puede esperar sino que está integrada en todas las etapas del ciclo de vida del software. 61 CAPÍTULO II S O D A V R E Figura # 2.14, Diagrama de bloques que S muestra la jerarquía de módulos. E R OS H C E DER Fuente: Aguilar L. Fundamentos de programación (2003). 2.2.20. PRINCIPIOS DE DISEÑO DE SISTEMAS DE SOTFWARE: El diseño de sistemas de software de calidad requiere el cumplimiento de una serie de características y objetivos. En un sentido general, los objetivos a conseguir que se consideren útiles en el diseño de sistemas incluyen al menos los siguientes principios: 9 Interfaces de usuario. 9 Modularidad mediante diseño descendente. 9 Abstracción y ocultamiento de la información. 9 Modificabilidad. 9 Comprensibilidad y fiabilidad. 9 Programación segura contra fallos. 9 Facilidad de uso. 9 Eficiencia. 9 Documentación. 18 CAPÍTULO II 9 MODULARIDAD MEDIANTE DISEÑO DESCENDENTE: Un principio importante que ayuda a tratar la complejidad de un sistema es la modularidad. La descomposición del programa se realiza a través de un diseño descendente que a través de niveles sucesivos de refinamiento se obtendrán S O D VdeAbajo nivel definen cómo acciones han de realizarse mientras que los módulos R E S E R se realizan acciones. OS H C RE E D La programación modular tiene muchas ventajas. A medida que el tamaño de un diferentes módulos. Normalmente los módulos de alto nivel especifican qué programa crece muchas tareas de programación se hacen más difíciles, la diferencia principal entre un programa modular pequeño y un programa modular grande es simplemente el número de módulos que cada uno contiene, ya que el trabajo con programas modulares es similar y sólo se ha de tener presente el modo en que los módulos interactúan con otros. La modularidad tiene un impacto positivo en los siguientes aspectos de la programación: 9 CONSTRUCCIÓN DEL PROGRAMA: La descomposición de un programa en módulos permite que los diversos programadores trabajen de modo independiente en cada uno de sus módulos. El trabajo de módulos independientes convierte la tarea de escribir un programa grande en la tarea de escribir muchos programas pequeños. 9 DEPURACIÓN DEL PROGRAMA: 63 CAPÍTULO II La depuración de programas grandes puede ser una tarea enorme, de modo que se facilitará esa tarea al centrarse en la depuración de pequeños programas más fáciles de verificar. 9 LEGIBILIDAD: S O D VA R E S Los programas grandes son muy diferentes de leer, mientras que los programas E R S HO modulares son más fáciles de leer. EC R E D DE CÓDIGO REDUNDANTE: 9 ELIMINACIÓN Otra ventaja del diseño modular es que se pueden identificar operaciones que suceden en muchas partes diferentes del programa y se implementan como subprogramas. Esto significa que el código de una operación aparecerá sólo una vez, produciendo como resultado un aumento en la legibilidad y modificabilidad. 9 ABSTRACCIÓN Y ENCAPSULAMIENTO: La complejidad de un sistema puede ser gestionado utilizado abstracción. La abstracción es un principio común que se aplica en muchas situaciones. La idea principal es definir una parte de un sistema de modo que puede ser comprendido por sí mismo (esto como una unidad) sin conocimientos de sus detalles específicos y sin conocimientos de cómo se utiliza esta unidad a un nivel más alto. Existen dos tipos de abstracciones: abstracción procedimental y abstracción de datos. La mayoría de los lenguajes de programación soportan este tipo de abstracción. Es aquella en que se separa el propósito de un subprograma de su 64 CAPÍTULO II implementación. Una vez que se ha escrito un subprograma, se puede utilizar sin necesidad de conocer las peculiaridades de sus algoritmos. Suponiendo que el subprograma esté documentado adecuadamente, se podrá utilizar con sólo conocer la cabecera del mismo y sus comentarios descriptivos; no necesitará conocer su código. S O D VA R E módulos; la abstracción procedimental implica S la especificación de cada módulo E R OS en pascal. De hecho, lo importante es claramente antes de que seH implemente C RE predefinidos, tales como Writeln, Sqrt, etc., o bien poder utilizar los subprogramas DE La modularidad tratada anteriormente y la abstracción procedimental se complementan entre sí. La modularidad implica la rotura de una solución en los definidos por el usuario sin necesidad de conocer sus algoritmos. 9 MODIFICABILIDAD: La modificabilidad se refiere a los cambios controlados de un sistema dado. Un sistema se dice que es modificable si los cambios en los requisitos pueden adecuarse bien a los cambios en el código. Es decir, un pequeño cambio en los requisitos en un programa modular normalmente requiere un cambio pequeño en algunos de sus módulos: es decir, cuando los módulos son independientes (esto es, débilmente acoplados) y cada módulo realiza una tarea bien definida (esto es, cohesivos). La modularidad aísla las modificaciones. Las técnicas más frecuentes para hacer que un programa sea fácil de modificar son: uso de sus programas y uso de constantes definidas por el usuario. 9 COMPRESIBILIDAD Y FIABILIDAD: 65 CAPÍTULO II Un sistema se dice que es comprensible si refleja completamente una visión natural del mundo. Una característica de un sistema eficaz es la simplicidad. En general, un sistema sencillo puede ser comprendido más fácilmente que uno complejo. S O D VA R E S Un objetivo importante en la producción de sistemas es el de fiabilidad. El objetivo de crear programas fiables ha de ser crítico en la mayoría de las situaciones. E R S HO EC R E D 9 INTERFACES DE USUARIOS: Otro criterio importante a tener presente es el diseño de la interfaz del usuario. Algunas directrices: 9 Un entorno interactivo se ha de tener en cuenta las preguntas posibles al usuario y sobre todo aquellas que solicitan entradas de usuarios. 9 Es conveniente que se realicen ecos de las entradas de un programa. Siempre que un programa lee datos, bien de usuario a través de un terminal o de un archivo, el programa debe incluir los valores leídos en su salida. 9 Etiquetar (rotular) la salida con cabeceras y mensajes adecuados. 9 PROGRAMACIÓN SEGURA CONTRA FALLOS: Un programa es seguro contra fallos cuando se ejecuta razonablemente por cualquiera que lo utilice. Para conseguir este objetivo se han de comprobar los errores en datos de entrada y en la lógica del programa. 66 CAPÍTULO II 9 FACILIDAD DE USO: La utilidad de un sistema se refiere a su facilidad de uso. Esta propiedad ha de tenerse presente en todas las etapas del ciclo de vida, pero es vital en la fase de S O D VA R E S diseño e implementación. E R S HO EC R E D 9 EFICIENCIA: El objetivo de la eficiencia es hacer un uso óptimo de los recursos del programa. Tradicionalmente, la eficiencia ha implicado recursos de tiempo y espacio. Un sistema eficiente es aquel que su velocidad es mayor con el menor espacio de memoria ocupada. En tiempos pasados los recursos de memoria principal y de CPU eran factores claves a considerar para aumentar la velocidad de ejecución. Hoy en el año 2002 con la CPU (procesadores-típicos) de los PCs representados en Pentium IV o Athlon con frecuencias de 1,5GHz a 3GHz y memoria centrales de 120MB e incluso 1GB, el factor eficiencia no se mide con los mismos parámetros de memoria y tiempo. Hoy día debe existir un compromiso entre legibilidad, modificabilidad y eficiencia, aunque, con acepciones, prevalecerá la legibilidad y facilidad de modificaciones. 9 LA DOCUMENTACIÓN: Un programa (un paquete de software) de computadora necesita siempre que una documentación que permita a sus usuarios aprender a utilizarlos y mantenerlos. 67 CAPÍTULO II La documentación es una parte importante de cualquier paquete de software y, a su vez, su desarrollo es una pieza clave en la ingeniería de software. Existen tres grupos de personas que necesitan conocer la documentación del programa: programadores, operadores y usuarios. Los requisitos necesarios para cada uno de ellos suelen ser diferentes, en función de las misiones de cada grupo S O D VA R E S ver tabla # 2.3. E R S HO EC R E D Programadores Manual de mantenimiento del programa. Manual del operador. Operadores Manual del usuario. Usuario Tabla # 2.3, Documentación de un programa. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 MANUAL DEL USUARIO: La documentación de un paquete (programa) de software suele producirse con dos propósitos: es explicar las funciones del software y describir el modo de utilizarlas (documentación del usuario) porque está diseñada para ser leída por el usuario del programa; describir el software en sí para poder mantener el sistema en una etapa posterior de su ciclo de vida (documentación del sistema o de mantenimiento). La documentación de usuario es un instrumento comercial importante. Una buena documentación de usuario hará al programa más asequible hoy día es una práctica habitual que muchos creadores de programas contratan escritores 68 CAPÍTULO II técnicos para elaborar esta parte de proceso de producción del programa. Esta documentación adopta la forma de un manual que presenta una introducción a las funciones más utilizadas del software una sección que explica cómo instalar el programa y una sección de referencia que describe los detalles de cada función del software. Es frecuente que en el manual se edite, en forma de libro, aunque cada vez es más frecuente incluirlo además, o en lugar, del libro en el propio S O D VA R E S programa y suele denominarse manual de ayuda en línea. E R S 2.2.21. FACTORES PARA ESTIMAR HO LA CALIDAD DE UN SOFTWARE: C E DER Según Ángel M, Francisco S (2003) la programación orientada a objetos propone una técnica y herramientas que permiten concebir un software de calidad respecto a ciertos criterios o factores de calidad: 9 CONFORMIDAD FUNCIONAL: Es la capacidad de un software de ejecutar las funcionalidades (tareas) definidas en las especificaciones. No se puede verificar la conformidad de un software sin que las funcionalidades de él hayan sido correctamente especificadas. 9 LA ROBUSTEZ: Es la capacidad de un software de funcionar en condiciones anormales de utilización. En ciertas aplicaciones como los Sistemas de Explotación, deben ser capaces de funcionar en modo anómalo durante el tiempo necesario de 69 CAPÍTULO II salvaguardia de información. Se debe tratar de prever los diferentes incidentes que puedan intervenir y especificar para cada uno de entre ellos, el comportamiento que deberá tener el futuro software. 9 LA EXTENSIBILIDAD: S O D A Vsorprendente, especificaciones. Este factor de calidad parece un poco puesto que R E S E no deberían ser modificadas. Sin R las especificaciones, una vez establecidas, S O C embargo, esta propiedad se H justifica cuando se realiza una aplicación innovadora E R E D o que nunca ha sido realizada. En estos casos es muy difícil o prácticamente La extensibilidad de un software es la facilidad para adaptarse a cambios en las imposible escribir correctamente las especificaciones. Cuando esto se presenta, se desarrolla una primera maqueta del software en un lenguaje muy evolucionado y en un entorno que permita una puesta a punto rápida (Intérprete, Depurador Simbólico, etc.). Esta maqueta está destinada a afinar la visión que se tiene el problema, de manera que se puedan escribir las especificaciones más detalladas. Sucesivamente se enriquecerá la maqueta poco a poco mediante un refinamiento de las especificaciones. 9 LA REUSABILIDAD: Es la capacidad de un software de ser utilizable en su integridad o en parte en nuevas aplicaciones. Es bien sabido que el programador escribe el mismo algoritmo varias veces bajo el pretexto de que no se utiliza el mismo lenguaje o el sistema de explotación es diferente o bien la aplicación que está desarrollando es nueva. El tiempo que el programador pierde en esta repetición del algoritmo es considerable. 70 CAPÍTULO II 9 LA COMPATIBILIDAD: Es la facilidad para poderse combinar con otros software. Un software compatible debe disponer de una interface que en el caso factible debería ser estandarizada. 9 EFICIENCIA: S O D VA R E S E R S HO Es la capacidad de hacer un buen uso de los recursos que se utilizan. Un software EC R E es ejecutado, D y será muy dependiente de él. eficaz explora al máximo las particularidades del sistema informático sobre el cual 9 LA PORTABILIDAD: Es la facilidad para que un software pueda ser transportado sobre diferentes sistemas hardware y software. A diferencia de la eficiencia, un software portable debe depender lo menos posible de su entorno de ejecución. Por lo tanto, no explorará las particularidades de una máquina o un sistema. 9 LA VERIFICABILIDAD: Es la capacidad para conocer los procedimientos de validación y aceptar los juegos de test. Un software verdaderamente verificable debe ser capaz de formular claramente los resultados con el fin de facilitar la explotación de estos. 9 INTEGRIDAD: 71 CAPÍTULO II Es la capacidad de un software de proteger sus propios componentes contra los procesos que no tengas derechos a acceder a ellos. 9 FACILIDAD DE UTILIZACIÓN: Un software es fácil de utilizar si se puede comunicar con él de manera sencilla o S O D VAde una manera legible. tanto los resultados como los posibles errores se muestren R E S E R OS H C E DER cuando su aprendizaje es fácil, o bien se puede introducir los datos de entrada, y 2.2.22. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN EMPLEADO: 9 VISUAL BASIC 6.0: Es un lenguaje de programación desarrollado por Alan Cooper para Microsoft. El lenguaje de programación es un dialecto de BASIC, con importantes añadidos. Su primera versión fue presentada en 1991 con la intención de simplificar la programación utilizando un ambiente de desarrollo completamente gráfico que facilitara la creación de interfaces gráficas y en cierta medida también la programación misma. Visual Basic fue descontinuado por Microsoft hace ya varios años. Muchos programadores están migrando a Real Basic o hacia Delphi que es un entorno de desarrollo mas avanzado y mucho mas actual (última edición en 2007 y con planes anunciados hasta el 2009). Microsoft propone abandonar el desarrollo en Win32 y pasar al Visual Basic.NET que presenta serias incompatibilidades con el código Visual Basic existente. Visual Basic 6.0 es de fácil aprendizaje pensado tanto para programadores principiantes como expertos, guiado por eventos, y centrado en un motor de 72 CAPÍTULO II formularios que facilita el rápido desarrollo de aplicaciones gráficas. Su sintaxis, derivada del antiguo BASIC, ha sido ampliada con el tiempo al agregarse las características típicas de los lenguajes estructurados modernos. Se ha agregado una implementación limitada de la programación orientada a objetos (los propios formularios y controles son objetos), aunque sí admite el polimorfismo mediante el uso de Interfaces, no admite la herencia. No requiere de manejo de punteros y S O D VA R E través de ODBC (Informix, DBase, Access,E MySQL, S SQL Server, PostgreSQL ,etc) R OS a través de ADO. H C E DER posee un manejo muy sencillo de cadenas de caracteres. Posee varias bibliotecas para manejo de bases de datos, pudiendo conectar con cualquier base de datos a Es utilizado principalmente para aplicaciones de gestión de empresas, debido a la rapidez con la que puede hacerse un programa que utilice una base de datos sencilla, además de la abundancia de programadores en este lenguaje. Las versiones de Visual Basic para Windows son muy conocidas, pero existe una versión de Microsoft Visual Basic 1.0 para MS-DOS (ediciones Profesional y Estándar) menos difundida y que data de 1992. Era un entorno que, aunque en modo texto, incluía un diseñador de formularios en el que se podían arrastrar y soltar distintos controles. La última versión sólo para 16 bits, la 3.0, incluía ya una detallada biblioteca de componentes para toda clase de usos. Durante la transición de Windows 3.11 a Windows 95, apareció la versión 4.0, que podía generar programas de 16 y 32 bits a partir de un mismo código fuente, a costa de un gran aumento en el tamaño de los archivos "runtime" necesarios. Además, se sustituyen los controles VBX por los nuevos OCX. Con la versión 5.0, se implementó por primera vez la posibilidad de 73 CAPÍTULO II compilar a código nativo, obteniendo una mejora de rendimiento considerable. Tanto esta como la posterior 6.0 soportaban características propias de los lenguajes orientados a objetos, aunque careciendo de algunos ítems importantes como la herencia, el polimorfismo y la sobrecarga. La versión 6.0 continúa utilizándose masivamente. S O D VA Visual Basic .NET 7 del lenguaje fue implementada por Microsoft en el programa R E S el programa Visual Basic 2005. E R mientras que la versión 8 fue implementada OS H C Ambas versiones tienen E muchas de las características del lenguaje original; DER Las versiones actuales de Visual Basic se basan en la plataforma .NET, la versión tienen numerosas diferencias que los hacen incompatibles. En muchos casos para portar un código escrito en Visual Basic 6 a Visual Basic .Net se hace necesario reescribir parte del código. La nueva versión del lenguaje es mayormente equivalente a C# aunque presenta algunas diferencias. Por eso hay un debate sobre la validez de esta nueva versión del lenguaje y sus ventajas y desventajas sobre C#. 9 ENTORNOS DE DESARROLLO DE VISUAL BASIC 6.0: Existen dos entornos de desarrollo IDE para Visual Basic: el Microsoft Visual Basic x.0 para versiones desde la 1.0 hasta la 6.0, (con las diferencias entre las versiones desde la 1.0 (MS-DOS/Windows 3.1) hasta la 3.0 (16 bits, Windows 3.1) y las de la 4.0 (16/32 bits, Windows 3.1/95/NT) hasta la 6.0 (32 bits, Windows 9x/Me/NT/2000/XP/Vista) y el Microsoft Visual Studio .NET, entorno integrado para varios lenguajes entre ellos Visual Basic .NET (32/64 Bits, Windows XP/Vista), con edición standard y profesional (más completa en herramientas pero con licencia comercial) y edición express (más limitada en herramientas pero gratuita), ambos diseñados por Microsoft. Existen alternativas gratuitas como SharpDevelop para .NET y Proyecto Mono. 74 CAPÍTULO II 2.2.23. DEFINICIÓN Y DOCUMENTACIÓN TÉCNICA DE ALGUNOS DE LOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS UTILIZADOS EN EL LAB-COMPUTER: S O D VA R E S 9 MANEJADOR PERIFÉRICO PROGRAMABLE (8255 PPI): E R S HO EC R E D El Intel 8255 (o i8255) Programmable Peripheral Interface (PPI : interfaz programable de periféricos) es un chip controlador de periféricos desarrollado originalmente para el microprocesador Intel 8085, y como tal miembro de una gran lista de chips conocida como la Familia MCS-85. Este chip se utilizó posteriormente con el Intel 8086 y sus sucesores. Fue fabricado (clonado) más tarde por muchos otros fabricantes. Se presenta en un encapsulado DIP de 40 pines, y una versión del 82C55A en encapsulado PLCC (plastic leaded chip carrier) de 44 pines. Este chip se utiliza para que la CPU acceda al puerto paralelo programable de I/O, y es muy similar a otros chips como el Motorola 6520 PIA (Peripheral Interface Adapter), el MOS Technology 6522 (Versatile Interface adapter) y el MOS Technology CIA (Complex interface Adapter) todos desarrollados para la familia de CPUs 6502. Otros chips similares son el 2655 Programmable Peripheral Interface para la familia de CPUs Signetics 2650, el 6820 PIO (Peripheral I/O) para el Motorola 6800, el Western Digital WDC 65C21 (un 6520 mejorado), y muchos otros. El 8255 se utilizó en los ordenadores domésticos Spectravideo SVI-318, Spectravideo SVI-328 y en todas las generaciones MSX, pero es quizás más 75 CAPÍTULO II conocido por su uso en el puerto paralelo de impresora original del IBM-PC (hoy sustituido en los ordenadores personales por el Universal Serial Bus, y considerado un legacy port). Sin embargo, en la mayoría de los casos la funcionalidad que ofrece el 8255 no está implementada mediante el propio chip, sino embebido en chips VLSI como S O D VA de este. Microcontrolador para expandir las capacidades de entrada/salida R E S E R OS H C E El 8255 dispone DEdeRun buffer bidireccional triestado de 8 bits que utiliza para una de sus funciones. El chip 8255 todavía se fabrica, y se utiliza junto con un interactuar con el bus de datos del sistema. Los datos son transmitidos o recibidos por el buffer tras la ejecución de instrucciones de entrada o salida por la CPU. Las palabras de control y la información de estado también son transferidas a través del buffer. El 8255 contiene tres puertos de 8 bits (A, B y C). Todos puede configurarse en una amplia variedad de características funcionales por el software del sistema, pero cada uno tiene sus propias características especiales o personalidad para mejorar aún más el poder y la flexibilidad de la 8255. 9 PROCESADOR Z80: El Z80 es un microprocesador de 8 bits ampliamente usado en computadores personales y en sistemas de control. Es fabricado por la empresa Zilog Inc. de California y constituye una versión mejorada del primer microprocesador de 8 bits, 76 CAPÍTULO II el Intel 8080. Este se encuentra en los computadores personales Radio Schack TRS-80, Memotech MPF3, Amstrad CPC 464, Sinclair Spectrum, Timex Sinclair 1000, etc y en numerosos controladores. El microprocesador Z80 posee un amplio repertorio de instrucciones (158) lo cual lo hace muy eficiente. Este repertorio incluye las instrucciones del Intel 8080 (78). S O D A ALGUNOS DE LOS 2.2.24. DEFINICIÓN Y DOCUMENTACIÓN TÉCNICA VDE R E S EN EL NUEVO EQUIPO: E DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS UTILIZADOS R OS H C E DER 2.2.24.1. PIC 16F87X: 9 ARQUITECTURA, DIAGRAMA DE CONEXIONES Y REPERTORIO DE INSTRUCCIONES: Bajo la denominación de PIC16F87x se hace referencia a una subfamilia de microcontroladores PIC de la gama media, que se identifica por tener como memoria de programa una tipo FLASH y una serie de recursos semejante a los modelos más potentes, como por ejemplo los PIC16C73/4, teniendo estos últimos el inconveniente de que su memoria de programa es de tipo EPROM, como se puede ver en el anexo # 1 se encuentra un resumen de la datasheet del PIC 16F87XA. Dos de los cuatro modelos que componen esta subfamilia están encapsulados con 28 patitas (PIC16F873/6), mientras que los otros dos tienen 40 patitas (PIC16F874/7). Con la intención de seguir potenciando la línea con memoria FLASH, Microchip también comercializa los microcontroladores PIC16F62x, 77 CAPÍTULO II manteniendo el encapsulado de 18 patitas y aumentando considerablemente los recursos internos en comparación con el PIC16F84. 9 ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA DE PROGRAMA: S O D VA R E Dicha memoria esta dividida en páginas de 2k Spalabra y esta direccionada por el E R OSLa pila que tiene 8 niveles de profundidad es PC, que tiene un tamaño de H 13bits. C E transparente para DEelRusuario es decir, funciona automáticamente y no dispone de La memoria FLASH, en la que se graba el programa de aplicación en los PIC16F87x puede tener una capacidad de 4k u 8k palabras de 14bits cada una. instrucciones para guardar o sacar de ella información. Con la instrucción CALL y con las interrupciones el valor de PC se salva en el nivel superior; con las instrucciones RETURN, RETFIE y RETLW el valor contenido en el nivel superior de la pila se carga en el PC. Al poseer la pila 8 niveles le corresponde al programador preocuparse por los anidamientos y las subrutinas para no sobre pasar dicho valor. El vector reset ocupa la dirección 0000h y el vector de interrupción la 0004h, igual que en el PIC16F84. 9 ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA DE DATOS RAM: La memoria de dato tiene posiciones implementadas en RAM y otra en EEPROM. En la sección RAM, se alojan los registros operativos fundamentales en el funcionamiento del procesador y en el manejo de datos de sus periféricos, además de registros que el programador puede utilizar para información de trabajo propia de la aplicación. 78 CAPÍTULO II La RAM estática consta de 4 bancos con 128 bytes cada uno. En las posiciones iníciales de cada banco se ubican los registros específicos que gobiernan al procesador y sus recursos; dos modelos de PIC16F87x tienen 192 bytes de RAM y los otros dos 368 bytes. Los modelos de menor capacidad no tienen implementadas físicamente algunas posiciones. En la tabla # 2.4 se presentan los 4 bancos de la RAM, indicando en la primera posición de cada uno los nombres S O D VA R E Para seleccionar el banco al que se deseaE acceder S en la RAM se emplean los bits R OS RP1 y RP0 respectivamente, según el 6 y 5 del registro de estado, H determinados C E código siguiente. DER de los registros que contienen. Tabla # 2.4, Cuadro de código para seleccionar el banco al que se desea acceder en la RAM. Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000). Para manipular adecuadamente los elementos internos de los PIC hay que conocer la misión de los bits de los registros específicos. 9 REGÍSTROS ESPECÍFICOS PARA EL CONTROL DE LA MEMORIA DE PROGRAMA: Los 13 bits contenidos en el PC, que direccionan la memoria de código, están guardados en dos registros específicos. El registro PCL guarda los 8 bits de menos peso y se puede leer y escribir. Los bits entre (12:8) se alojan en el registro PCH, que al no poder ser leído ni escrito se accede a él a través del PCLATH. Las 79 CAPÍTULO II instrucciones de salto CALL y GOTO solo proporcionan 11 bits de las direcciones a saltar; esto limita el salto dentro de cada banco de 2k. Cuando se desea salir del banco actual hay que programar correctamente los bits PCLATH (4:3) que seleccionan al banco. S O D VA R E En la figura # 2.15 se muestra el diagrama E deS distribución y asignación de las 28 o R S (doble hilera de patitas de plástico) de los OPDIP 40 patitas de los en capsulados H C ERE con menos patitas carecen de los puertos D y E. La PIC16F87x. Los Dencapsulados 9 DIAGRAMA DE CONEXIONADO: asignación de funciones para las diferentes patitas es la siguiente: 80 CAPÍTULO II S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 2.15, Diagrama de asignación y conexionado de las patitas de los dos posibles encapsulados en los modelos de la subfamilia PIC16F87x. Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000). 9 REPERTORIO DE INSTRUCCIONES: Los mismos formatos, iguales modos de direccionamiento y las mismas 35 instrucciones que tenía el PIC16F84 sirven para todos los modelos PIC16F87x. 81 CAPÍTULO II No obstante los nuevos PIC, al contener más recursos existen nuevos registros específicos de control cuyos bits se deberán escribir o leer para su gobierno, ver figura # 2.16. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 2.16, Principales características de las 35 instrucciones que componen el repertorio de los PIC16F87x. Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000). 82 CAPÍTULO II 2.2.24.2. LM35: Es un circuito integrado sensor de temperatura, cuyo voltaje de salida es linealmente proporcionar a una magnitud de temperatura en grados Celsius que esté censando en un momento determinado. En el anexo # 3 se encuentra un resumen de su hoja técnica de especificaciones. Para información adicional se S O D VA R E S puede visitar http://www.national.com/mpf/LM/LM35.html. E R S O EMPLEADA PARA EL DISEÑO DE LOS 2.2.25. DOCUMENTACIÓN H TÉCNICA C E ER CIRCUITOS DE DE DATA Y CONTROL DE TEMPERATURA: DTRANSMISIÓN 9 INTRODUCCIÓN A LOS MÓDULOS CCP: Los microcontroladores PIC16F87x disponen de dos módulos , llamados , que son idénticos excepto en lo referente a la modalidad de disparo especial, que luego se comenta. Dada esta similitud, la descripción se orienta hacia el módulo CCP1. Estos módulos pueden realizar tres funciones principales: 9 Modo de captura: una pareja de registros de un módulo valor que tiene el (para el módulo captura el cuando ocurre un evento especial en la patita ) o en la (para el módulo ). 9 Modo comparación: se compara el valor de 16 bits del TMR1 con otro valor cargado en una pareja de registros de un módulo y cuando 83 CAPÍTULO II coinciden se produce un evento en la/s patita/s y/o . 9 Modo modulación de anchura de pulsos ( ): dentro del intervalo del período de un pulso controla la anchura en que la señal vale nivel alto. El módulo utiliza un registro de trabajo de 16 bits que está formado por la S O D VA R E S como registros de trabajo a (Figura # 2.17). El módulo tiene E R OSy 1Bh) y como registro de control a (direcciones 1Ch H C E ERLas en la dirección parejas de registros son las encargadas de capturar el D1Dh. concatenación de los registros (direcciones 16h y 15h). El registro de control del módulo valor del es el , que ocupa la dirección 17h. , de comparar el valor que tienen con el del o, en el modo , modular la anchura del pulso. Figura # 2.17, Asignación de los bytes de los registros CCPxCON para los módulos CCP1 y CCP2. Todos sus bits son leídos y escribibles y pasan a 0 cuando se produce un Reset. Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000). 9 MODO DE CAPTURA: del módulo En este modo, la pareja de registro de 16 bits que contiene el captura el valor cuando sucede un evento en la patita de la puerta C, que previamente ha sido configurada como entrada poniendo a 1 el bit correspondiente del registro . 84 CAPÍTULO II Los eventos posibles que pueden ocurrir sobre la patita para producir la captura del valor del son: sobre la pareja de registros 9 Un flanco ascendente. 9 Un flanco descendente. S O D VA R E S 9 Cada 4 flancos ascendentes. 9 Cada 16 flancos ascendentes. Los 4 bits el módulo E R S del registro HO C E R seleccionan el evento adecuado en DyEotro tanto sucede con el módulo Al efectuar la captura, se activa el señalizador . del registro si se pone a 1 el bit de permiso de interrupción petición de interrupción cuando se carga en . Además, , se genera una el valor del . En la figura # 2.18 se muestran los elementos más significativos que intervienen en el trabajo del modo Captura. Cuando se emplea el módulo en el modo de captura, el debe estar configurado para trabajar como temporizador o como contador síncrono. Nunca de modo asíncrono. Si se van a cambiar las condiciones de funcionamiento en el modo captura, conviene detener o desactivar al módulo interrupciones durante la operación. para evitar que se produzcan falsas 85 CAPÍTULO II S O D VAde captura del CCP1. Figura # 2.18, Esquema de los bloques principales delR módulo E S E R OS H C E DER Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000). Si no se ha leído el contenido de los registros y se produce una nueva captura, dichos registros pasan a contener el nuevo valor. Cuando se desactiva el módulo o deja de funcionar en modo captura se borra la codificación del predivisor de frecuencias que determinan los bits . Una aplicación muy interesante del modo de captura puede ser la medición de los intervalos de tiempo que existen entre los impulsos que llegan a la patita que se halla configurada como entrada. El debe trabajar con entrada de reloj externo sincronizada. 9 MODO COMPARACIÓN: En esta forma de trabajo, la pareja de registros compara su contenido, de forma continua, con el valor del TMR1. Cuando coinciden ambos valores, a la patita , que se halla configurada como salida, la acontece 86 CAPÍTULO II uno de los siguientes eventos, de acuerdo con la programación de los bits : 9 Pasa a nivel alto. 9 Pasa a nivel bajo. 9 No cambia su estado pero se produce una interrupción. Al coincidir los valores del pone a 1 el señalizador El S O D VA R E S con los de la pareja de registros E R S HO se C E R E debeD trabajar en modo temporizador o contador síncrono, nunca en modo asíncrono. Si el bit de permiso de interrupción está a 1, cuando coinciden los valores mencionados se origina una petición de interrupción. Si con los bits el módulo se selecciona el modo de trabajo de disparo especial, pone a 0 el y el funciona como un registro de período, capaz de provocar periódicamente interrupciones. En ese modo de disparo especial, el pone a 0 el y, adelante más, inicia una conversión en el conversor A/D, con lo que también y, con carácter periódico, puede realizar conversiones sin el control del programa de instrucciones. 87 CAPÍTULO II 9 MODO DE MODULARIZACIÓN DE ANCHURA DE PULSOS (PWM): Con este modo de trabajo, se consiguen pulsos lógicos cuya anchura del nivel alto es de duración variable, que son de enorme aplicación en el control de dispositivos tan populares como los motores y los triacs. S O D VA R E S (Duty Cycle) dentro del intervalo pulso cuyo nivel alto tenga una anchura variable E R S del período de trabajo. (Figura #O 2.19). H C E DER La patita esta configurada como salida y puede variar entre los niveles lógicos 0 y 1 a intervalos variables de tiempo. Lo que se intenta es obtener un Para lograr la variación de nivel en la patita de salida se usa un comparador que pone a 1 (Set) un flip-flop cuando el valor del registro PR2 coincide con la parte alta del , momento en el que el toma el valor 00h. Luego el flip-flop se resetea (se pone a 0) cuando otro comparador detecta la coincidencia del valor existente en con el de la parte alta del (Figura # 2.20). De esta manera, variando los valores que se cargan en (que luego se traspasa al . y en ) se varía el intervalo de tiempo en el que la patita de salida está a 1 y a 0. Figura # 2.19, Se desea conseguir un impulso de nivel alto con anchura controlada dentro del período. Fuente Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000). 88 CAPÍTULO II S O D VA R E Figura # 2.20, Esquema de la estructura interna E delS módulo CCP1 cuando funciona en modo R OS PWM. H C E DER Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000). Cuando se trabaja con una precisión de 10 bits, los 2 bits (5:4) se y, de la misma forma, los 8 bits de más peso del concatenan con los 8 de se concatenan con los dos bits de menos peso del reloj interno, haciendo cuente cada que el en vez de cada . El tiempo que dura el período de la onda depende del valor cargado en PR2, según la fórmula siguiente: Ecuación # 2.9 coincide con el del Cuando el valor de 9 Se borra el . 9 Patita se pone a 1. 9 El valor de en suceden tres acontecimientos: , que es el que determina la anchura del pulso, se carga . 89 CAPÍTULO II El tiempo que la patita de salida está a nivel alto, que es la anchura del impulso, y de los dos bits 5 y 4 del depende del contenido cargado en , cuando se trabaja con una precisión de 10 bits. Ecuación # 2.10. S O D A que coincidan Vhasta R y se compara que el mismo no se traspasa a E S E R con . El modo el registro sólo puede ser leído. OS H C ERE D Los pasos a seguir para realizar la configuración del modo son El valor (5:4) puede cargarse en cualquier momento, puesto los siguientes: 9 Asignar el período cargando el oportuno valor en 9 Asignar la anchura del pulso cargando el registro 4 del . y los dos bits 5 y . 9 Configurar la línea como salida. 9 Asignar el valor del predivisor y activar el 9 Configurar el módulo en modo escribiendo en . . 9 CONVERSOR A/D: Los microcontroladores PIC16f87x poseen un conversor A/D de 10 bits de resolución y 5 canales de entrada en los modelos con 28 patitas (PIC16F873/6) y 8 canales en los que tienen 40 patitas (PIC16F874/7). 90 CAPÍTULO II La resolución que tiene cada bit procedente de la conversión tiene un valor que es función de la tensión de referencia Vref, de acuerdo con la fórmula siguiente: Ecuación # 2.11 S O D A V R E condensador de captura y mantenimiento (sample S and hold) y luego se introduce E R al conversor, el cual proporciona OunSresultado digital de 10 bits de longitud usando H C E la técnica de aproximaciones DER sucesivas. A través del canal de entrada seleccionado, se aplica la señal analógica a un El conversor A/D es el único dispositivo que puede funcionar en modo Reposo (SLEEP); para ello el reloj del conversor deberá conectarse al oscilador RC interno. En los PIC16F873/6 los 5 canales de entrada están soportados por las 5 líneas multifunción de la puerta A; en la configuración de dichas líneas habrá que expresar la función que realizan. La tensión de referencia puede implementarse con la tensión interna de alimentación VDD, o bien, con una externa que se introduce por la patita , en cuyo caso la polaridad negativa se aplica por la patita . 9 ESTRUCTURA INTERNA Y CONFIGURACIÓN DEL CONVERTIDOR A/D: En la figura # 2.21 se ofrece un esquema del conexionado del C A/D con las patitas que soportan los canales de entrada y las de la tensión de referencia. 91 CAPÍTULO II S O D VA R E S E R S HO Figura # 2.21, Estructura del conexionado del C A/D. EC R E D Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000). El bit de menos peso (ADFM) del registro selecciona el formato del resultado de la conversión. Si vale1, el resultado está justificado en el registro , que tiene sus 6 bits de más peso a 0; mientras que si vale 0 la justificación se realiza sobre el registro , que tiene sus 6 bits de menos peso a 0. Esto significa que los 16 bits que forman la concatenación de unas veces tiene a 0 los 6 bits de más peso y otras los 6 bits de menos peso (alineación a la derecha o a la izquierda). En la figura # 2.22 se muestran las dos formas posibles del alineamiento del resultado sobre la pareja de registros . 92 CAPÍTULO II S O D VA R E S Figura # 2.22, Alineación del resultado digital de 10 bits de la conversión a la izquierda y a la derecha. E R S HO Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000). EC R E D Los restantes cuatro bits (PCFG3-0) de ADCON1 se usan para configurar las patitas de los canales de entrada al conversor como analógicos o como E/S digitales, de acuerdo con la tabla # 2.5. A continuación, se indican los pasos que hay que efectuar para realizar una conversión A/D: 93 CAPÍTULO II S O D VA R E S E R S HO EC R E D Tabla # 2.5, Pasos que hay que efectuar para realizar una conversión A/D. Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000). Si se elige como reloj para la conversión al oscilador RC interno del conversor A/D, este puede seguir funcionando cuando se introduce el microcontrolador al modo de reposo o SLEEP. En los restantes modos, se aborta la conversión y se desactiva el conversor A/D. En la figura # 2.23 se ofrece el organigrama sobre la operatividad del conversor A/D. Se propone un programa general para el manejo del conversor A/D. En él se carga con 0 al registro , con lo que todas las patitas correspondientes a los canales de entrada del C A/D se configuran como entradas analógicas 94 CAPÍTULO II ( ) y se toma como . queda el bit de más peso ADFM = 0, el resultado depositado en justificado a la izquierda (los 6 bits de menos peso de Al ser son 0). Se permite la interrupción del C A/D (bsf PIE1, ADIE). Como reloj para la conversión se elige al oscilador interno RC como consecuencia de cargar a ADCON0 con el valor 11000001 y se elige como canal de entrada a la patita RA0/AN0. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 2.23, Organigrama de la operación del conversor A/D. Fuente: Angulo J. Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones (2000). 95 CAPÍTULO II 2.3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS: Absorbancia: Logaritmo del cociente de la potencia inicial (Po) de un haz de radiación y la potencia P después de atravesar un medio adsorbente. Absorción: Proceso en el cual una sustancia se incorpora o asimila dentro de S O D VA R E S otra; el término se refiere a un proceso en el cual un haz de radiación electromagnética sufre una atenuación durante su trayectoria a través de un E R S HO medio. EC R E D Albúminas: Grupos de compuestos químicos pertenecientes a las proteínas. Amino: Radical monovalente formado por un átomo de nitrógeno y dos de hidrógeno, que constituye el grupo funcional de las aminas y otros compuestos orgánicos. Amplificador: Dispositivo para aumentar la amplitud, o potencia, de una señal eléctrica. Bombilla: Globo de cristal en el que se ha hecho el vacío y dentro del cual va colocado un hilo de platino, carbón, tungsteno, etc., que al paso de una corriente eléctrica se pone incandescente y sirve para alumbrar. Circuito integrado: Pequeño circuito electrónico utilizado para realizar una función electrónica específica, como la amplificación. Colesterol: Compuesto químico asteroideo; se encuentra en varios tejidos y órganos, principalmente en la sangre, en la bilis y en la corteza suprarrenal. 96 CAPÍTULO II Colorímetro: Instrumento óptico utilizado para medir la radiación electromagnética en la región visible del espectro. Concentración: Término general que se refiere a la cantidad de soluto en una cantidad estándar de disolvente o solución. S O D VA R E Creatinina: Compuesto derivado de la creatina, S de la que constituye el anhídrido, E R OdeS0.5-2.5 / gr diarios. presente normalmente en la orina H C E DER Condensador: Dispositivo que almacena carga eléctrica. Cromatografía: Quím. Método de análisis químico para la separación de los componentes de una mezcla por distribución entre dos fases, una estacionaria y otra móvil, que en un principio se utilizó para separar sustancias coloreadas. Cromatográfico: De cromatografía. Dieléctrico: Sustancia que es mala conductora de la electricidad y que amortiguará la fuerza de un campo eléctrico que la atraviese. Las sustancias conductoras carecen de esta propiedad de amortiguación. Espectrofotómetro: Espectrómetro diseñado para la medida de absorción de radiación electromagnética ultravioleta visible e invisible. El instrumento tiene una fuente de radiación, un monocromador y un mecanismo eléctrico para medir la intensidad de radiación. Espectrómetro: Instrumento equipado con un monocromador o un policromador, un foto detector y una lectura electrónica para mostrar un número que es proporcional a la intensidad de la banda espectral. 97 CAPÍTULO II Espectros: Gráfico de intensidad de absorbancia, transmitancia o emisión en función de la longitud de onda. Espectroscopia: Término general empleado para descubrir técnicas que se basan en la medida de absorción, emisión o florescencia de la radiación electromagnética. S O D VA R E eléctrico, acústico, óptico o mecánico, como las Svibraciones E R OS H C E Fotómetro: Instrumento DER para medir absorbancia que está equipado con un filtro Filtro: Dispositivo que elimina o selecciona ciertas frecuencias de un espectro para seleccionar la longitud de onda y un detector de fotones. Fotones: Paquete de energía de la radiación electromagnética. Fototubo o fotomultiplicador: El fototubo multiplicador o fotomultiplicador, consiste en una serie de placas metálicas dispuestas de forma que la emisión fotoeléctrica se amplifica mediante una emisión eléctrica secundaria. Glucosa: Monosacárido muy difundido en la naturaleza, tanto en el reino vegetal como en el reino animal. Se encuentra en la sangre a la concentración de 0.8-1.20 gr/ts. HDL: HDL significa lipoproteína de alta densidad, una forma de colesterol "bueno". Las lipoproteínas son proteínas en la sangre que movilizan el colesterol, los triglicéridos y otros lípidos a varios tejidos. 98 CAPÍTULO II Hematología: Med. Estudio de la sangre y de los órganos que la producen, en particular el que se refiere a los trastornos patológicos de la sangre. LDL: Es un examen que mide la cantidad de lipoproteína de baja densidad (LDL) que la persona tiene en la sangre. La LDL es un tipo de colesterol y cuando se presenta en cantidades excesivas en la sangre puede obstruir las arterias. S O D VdeAtamaño microscópico, R Microbiología: Ciencia que estudia los organismos E S E R entre los que se incluyen las bacterias, OS los protozoos y los virus, así como ciertos H C E unicelulares de pequeño tamaño. hongos (levaduras) y algas DER Microorganismo: Ser vivo que sólo se puede observar utilizando microscopios ópticos o electrónicos. Microprocesador: Circuito electrónico que actúa como unidad central de proceso de un ordenador, proporcionando el control de las operaciones de cálculo. Metabolito: (Del fr. métabolite, der. de métabolisme, metabolismo). m. Biol. Producto del metabolismo. Operador: persona encargada de correr el programa, introducir datos y extraer resultados. Parasitología: Ciencia biológica que estudia los seres vivos parásitos. 99 CAPÍTULO II Semiconductor: Se dice de las sustancias aislantes, como el germanio y el silicio, que se transforman en conductores por la adición de determinadas impurezas. Se usan en la fabricación de transistores, chips y derivados Suero: m. Parte de la sangre o de la linfa que permanece líquida después de haberse producido la coagulación. S O D VA R E tensión y débil intensidad en otra de baja tensión S y gran intensidad, o viceversa. E R OS H C RE de enzimas que catalizan la transferencia de un grupo Transaminasas: DEConjunto Transformador: Aparato eléctrico para convertir la corriente alterna de alta amino desde un alfaaminoácido a un alfasetoácido. Urea: Diamida del ácido carbónico presente en la orina y otros líquidos orgánicos como resultado de la desintegración de sustancias proteicas. Usuario: Persona o sección de una organización que explota el programa, conociendo su función, las entradas requeridas, el proceso a ejecutar y la salida que produce. Virología: f. Estudio de los virus. 100 CAPÍTULO II 2.4. OPERACIONALIZACIÓN DE LA VARIABLE: 9 VARIABLE: Fotómetro digital. 9 DEFINICIÓN: Ver sección 2.2.17 (Tipos de instrumentos ópticos). S O D VA R E S 9 DEFINICIÓN DE LA VARIABLE: Es un equipo capaz de realizar estudios E R S HO de absorción en muestras de sangre. EC R E D 9 CUADRO DE VARIABLES: 101 CAPÍTULO II Rediseñar un fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. Implementar el equipo diseñado, basado éste en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. específico Revisar el diseño del fotómetro LABCOMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. Determinar los requerimientos técnicos para el rediseño del fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. Realizar el rediseño del fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. Efectuar la implementación del fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. Variable Fotómetro digital basado en el LAB-COMPUTER. Objetivo dimensiones Indicadores E OS R CH E R E D OS D A V R E S Sub variables o Diseño del fotómetro LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. Requerimientos técnicos para el rediseño del fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. Rediseño del fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. Implementación del fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER, de la empresa SERVEQUIP C.A. Componentes externos e internos, sus especificaciones, esquemas circuitales, proceso de operación interna y/o diagrama de flujo del dispositivo tanto del hardware como software. Nueva función: cálculo de absorbancia y/o concentración mediante método cinético, mejoramiento de interfaz gráfica y selección de lenguaje de programación para nuevo software. Nuevos componentes externos e internos, sus especificaciones, nuevo esquema circuital y nuevo proceso de operación interna y/o diagrama de flujo del dispositivo, nuevo conexionado y diagrama de flujo del software. Pruebas de funcionamiento y/o capacidad tanto para el software como al hardware por separado y finalmente el dispositivo acoplado, como también la capacidad funcional, Técnica de recolección de datos Observación directa, análisis documental, entrevistas no estructuradas. Observación directa, análisis documental, entrevistas no estructuradas. Observación directa, análisis documental. Observación directa, análisis documental. Fases Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4 Fase 5 Fase 6 Fase 7 Fase 8 Fase 9 102 CAPÍTULO II Realizar un manual del usuario para el fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. la robustez, la extensibilidad, la reusabilidad, la compatibilidad, eficacia, la portabilidad, la verificabilidad, la integridad y facilidad de utilización. Especificaciones técnicas del equipo, modo de operación, procedimiento tanto de instalación como de operación, recomendaciones al usuario, al igual que las descripciones de los componentes externos, niveles de alimentación del equipo y pasos para realizar cada prueba o función. E ES R S O CH E R DE Manual del usuario para el fotómetro digital, basado en el LABCOMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. DO A V R Tabla # 2.6, Cuadro de variables. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. S Análisis documental Fase10 S O D VA R E S EC R E D E R S HO CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO 105 CAPÍTULO III CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO En este capítulo se describirá todo lo referente al desarrollo de esta investigación: su tipo, su diseño, población y muestra, las técnicas empleadas para recolección S O D VA R E S de datos y las fases necesarias para llevarla a cabo. E R S HO EC R E D 3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN: Según Sierra Bravo, los tipos de investigación social son distintos según se atienda a los siguientes aspectos, los cuales se definen según su finalidad, su alcance temporal, su profundidad, su amplitud, sus fuentes, su carácter, su naturaleza, su objeto, el ambiente en que tienen lugar. A continuación se citarán cada una de las definiciones expuestas por dicho autor y se expondrá su relación con ésta investigación. Por otra parte la investigación social según Sierra Bravo, “busca mejorar la sociedad y resolver sus problemas”. Así bien, esta investigación tiene una finalidad aplicada, porque busca mejorar el equipo anterior, mediante la construcción he implementación de un prototipo de fotómetro digital. Como lo define Sierra Bravo un alcance temporal, “se hace, por así decirlo, un corte perpendicular de una situación en un momento dado y se estudia su estructura”. Según su alcance temporal es seccional, puesto que se realiza en un momento específico o tiempo único. 106 CAPÍTULO III Las investigaciones sociales explicativas son las que no solamente pretenden medir variables, sino estudiar las relaciones de influencia entre ellas, para conocer la estructura y los factores que intervienen en los fenómenos sociales y su dinámica. De esta manera esta investigación es de profundidad explicativa, ya que no solamente se limita a medir variables, sino a estudiar las relaciones de influencia entre ellas, estructura y los factores que intervienen en su dinámica. Ejemplo de ello la relación entre las variables tensión medida, absorbancia calculada y S O D VA R E S concentración obtenida. E R S HO Como lo define Sierra Bravo las investigaciones con amplitud microsociológica, EC R E y D medianos. De “son las que hacen referencia al estudio de variables y sus relaciones en grupos pequeños tal forma esta investigación es de amplitud microsociológica, ya que se hace referencia solo a las variables contempladas únicamente en el fotómetro LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. La recopilación de datos de una fuente primaria según Sierra Bravo se define “como aquello donde los datos o hechos sobre los que versan, son de primera mano, es decir, recogidos para la investigación, y por aquellos que la efectúan”. Así bien esta investigación fue de fuente primaria, ya que los datos recogidos durante el desarrollo de la investigación, fueron de primera mano, es decir, recogidos para la misma y por los investigadores. Una investigación de carácter cualitativo según Sierra Bravo, “es el que se orienta a descubrir el sentido y significado de las acciones sociales”. Cumpliendo con lo dicho según Sierra Bravo, esta investigación es de carácter cualitativo, ya que se orientó a descubrir el significado de las variables más no a cuantificar. Las investigaciones de naturaleza experimentales según Sierra Bravo, “son aquellas que se apoyan en la observación de fenómenos provocados o manipulados en los laboratorios o ambientes artificiales”. Por tal motivo esta 107 CAPÍTULO III investigación es de naturaleza experimental, ya que se apoyó en la observación de fenómenos provocados o manipulados en laboratorios. Por otra parte Sierra Bravo define que una investigación de marco de laboratorio “es aquella que se realiza en un ambiente artificial, es decir en laboratorios”. De esta manera, esta investigación es de marco de laboratorio, puesto que la observación de fenómenos provocados o manipulados fue realizada en un S O D A Instrumental de la Universidad Rafael Urdaneta (URU) y el laboratorio de VAnálisis R E S Facultad de Medicina de la Universidad R delE Zulia (LUZ). OS H C E DER ambiente cerrado, como lo fueron los casos de los laboratorios de Electrónica de la 3.2. POBLACIÓN Y MUESTRA: Luego de definir la unidad de análisis, se requiere delimitar la población de estudio sobre la cual se pretende generalizar los resultados; la población, que según Chávez (1994) es el universo de la investigación, está constituida por características o estratos que le permiten distinguir los sujetos, unos de otros. Por otra parte Sierra Bravo (1995) señala que, para el caso de poblaciones pequeñas y por razones de costos, tiempo y/o complejidad, las unidades objeto de observación o estudio van a ser todas las que forman el universo, o únicamente se va a extender la indagación a una parte representativa o muestra de aquellas. En este estudio la población y la muestra, está constituida por el fotómetro actual, basado en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A., equipo empleado tanto para determinar la concentración de algún elemento presente en una muestra, como también para determinar la cantidad de luz absorbida por una sustancia mediante el método de lectura de punto final. Este equipo representa una gran ayuda para los laboratorios de bioanálisis al momento de determinar la 108 CAPÍTULO III concentración ya sea de glicemia, colesterol, o algún otro elemento presente en la sangre. 3.3. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS: Para el desarrollo de esta investigación se recurrieron a varias técnicas para S O D figuran las entrevistas estructuradas, el análisis documental VA y la observación R E S fases del desarrollo de esta E directa, todas estas aplicadas en las diversas R OS H investigación. C E DER recolectar la información necesaria para su culminación, entre estas técnicas Las técnicas de recolección de datos que se aplicaron en la presente investigación y que no son más que los medios a través de los cuales se recopiló la información necesaria para el desarrollo de esta investigación son las siguientes: 9 ENTREVISTAS: Las entrevistas son unas técnicas de recolección de información que permiten profundizar en un fenómeno determinado, sea éste un tema relevante para el investigador, una opinión o un problema detectado por él. Generalmente las entrevistas comparten una estructura básica en la que el investigador tiene las preguntas y el sujeto (o informante) da las respuestas. Las preguntas del investigador están estructuradas según la pauta que han sido previamente definidas en función de los intereses de la investigación. De esta manera, pueden encontrarse diferentes tipos de entrevistas, según sea el grado de especificidad de las preguntas que están contenidas en las pautas; las cuales se clasifican en: estructuradas, semi-estructuradas, abiertas, no estructuradas, mixtas, etc. 109 CAPÍTULO III De las diversas entrevistas nombradas anteriormente la que más se adaptó a los requerimientos de ésta investigación fue la del tipo estructurada (ver anexo # 4), ya que estas permiten planificar el rumbo de la conversación mediante una serie de preguntas predeterminadas. Sin embargo durante el desarrollo de la fase inicial, se recurrió esencialmente a las entrevistas no estructuradas las cuales son definidas por Sabino (1992), de la S O D A formular las preguntas que existe un margen mas o menos grande de libertadV para R E S E y las respuestas”. R OS H C E R E D Las nombradas entrevistas se realizaron en la empresa SERVEQUIP C.A., a los siguiente manera”…una entrevista no estructurada o no formalizada es aquella en proveedores y técnicos de mantenimiento del fotómetro LAB-COMPUTER con la finalidad de conocer sus aspectos constructivos, sus capacidades limitantes, para así comprender la razón de su rediseño. 9 ANÁLISIS DOCUMENTAL: Una vez realizadas las entrevistas y conociendo un poco sobre el funcionamiento y los aspectos constructivos de este fotómetro se recurrió a la técnica del análisis documental definida por Sabino (1992), como “…una técnica de investigación que se basa en el estudio cuantitativo de contenido manifiesto de la comunicación.”. Sabino, además de definir esta técnica, comenta su utilidad acotando que ésta es “…útil, especialmente para establecer comparaciones y estudiar en profundidad diversos materiales: registros de revistas en estudios de psicología clínicas y evolutivas, editoriales de periódicos o revistas, programas o declaraciones políticas, entrevistas focalizadas o abiertas, etc.” Esta técnica es empleada para el estudio profundo de bibliografía referente al tema en estudio, esto con el objetivo de recolectar y comprender las bases teóricas de 110 CAPÍTULO III las leyes y fundamentos en las cuales se rigen el análisis fotoeléctrico, el cual es el principio de funcionamiento del fotómetro LAB-COMPUTER, además de las teorías o directrices necesarias de realizar en el rediseño del mismo. 9 OBSERVACIÓN DIRECTA: S O D A rasgos existentes en proceso mediante el cual se perciben deliberadamenteV ciertos R E S previo y con base a ciertos E la realidad por medio de un esquemaRconceptual OSpor una conjetura que se quiere investigar”. H propósitos definidos generalmente C E R E D Según Méndez (2001). La observación directa como procedimiento de investigación se define como “el Así mismo se dice que “la observación directa es aquella en la cual el investigador puede observar y recoger datos mediante su propia observación”, concretamente mediante inspecciones que se realicen en el sitio. Según Tamayo y Tamayo, (2000). En concordancia con lo expuesto por los autores, ésta técnica fue utilizada en el rediseño e implementación de un fotómetro digital, basado en el LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. en Maracaibo, durante la medición de parámetros, tanto eléctricos (valores de voltaje, corriente, impedancia) como químicos o de absorción (absorbancia) los cuales fueron obtenidos sin intermediación alguna. 3.4 FASES DE LA INVESTIGACIÓN: 9 FASE 1 REVISIÓN DEL FOTÓMETRO ACTUAL: 111 CAPÍTULO III En esta fase se realizó un estudio intensivo a cada componente del fotómetro LABCOMPUTER permitiendo de ésta manera conocer en totalidad sus partes y la contribución que éstas aportan al funcionamiento del equipo. 9 FASE 2 ANÁLISIS DEL FUNCIONAMIENTO: S O D valores de absorbancia y concentración en distintas sustancias, VA con la finalidad de R E S conocer el procedimiento de operaciónR deE éste dispositivo, y así poder desglosar OenS las distintas etapas que transcurren en el H las operaciones que se realizan C E R E D equipo desde la inserción de la muestra hasta la obtención del resultado, lo que Para ésta fase se realizaron mediciones con el fotómetro LAB-COMPUTER de exigió revisar bibliografía referente a cada una de las áreas temáticas correspondientes a las operaciones mencionadas. 9 FASE 3 DETERMINACIÓN DE LAS FUNCIONES QUE TENDRÁ EL NUEVO EQUIPO: Para ésta fase fue necesario realizar una entrevista a los proveedores del fotómetro LAB-COMPUTER para conocer con exactitud su alcance y limitaciones, con la finalidad de comprender el por qué se requiere su rediseño. Dicha entrevista fue decisiva para la determinación de las funciones o capacidades adicionales que debían ser agregadas al nuevo equipo. Estas nuevas funciones fueron orientadas al mejoramiento del fotómetro LAB-COMPUTER haciendo énfasis en solventar sus carencias más agudas ya nombradas en capítulos anteriores, por ejemplo: incapacidad para realizar las pruebas del tipo cinética, no poseer una interfaz más amigable entre otras. 112 CAPÍTULO III 9 FASE 4 EVALUAR ALTERNATIVAS DE INTERFACES GRÁFICAS AMIGABLES: Para evaluar las alternativas de interfaces gráficas, con las que se podría solventar la carencia de un medio amigable para comunicarse con el usuario que presenta el actual fotómetro LAB-COMPUTER, se tomaron en cuenta varios aspectos tales como: capacidad de caracteres, disponibilidad en el mercado y factibilidad de S O D VA R E S mantenimiento, para brindar una solución a la carencia de interfaz gráfica amigable de una manera sencilla. 9 E R S HO EC R E D FASE 5 DETERMINAR EL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN A UTILIZAR: En esta fase se realizó un estudio previo en el área de la programación en sus distintos niveles, para una vez conocido el nivel de programación que se adaptase más a los requerimientos técnicos del nuevo fotómetro digital basado en el LABCOMPUTER de la empresa SERVEQUIP C.A. poder decidir sobre el paradigma o enfoque del lenguaje a utilizar, todo esto con la finalidad de reducir el universo de los lenguajes de programación existentes en la actualidad y así poder estudiar, una pequeña muestra de los lenguajes factibles, para ésta manera dotar al nuevo fotómetro de un lenguaje de programación adaptado a sus requerimientos. 9 FASE 6 DISEÑAR EL HARDWARE DEL PROTOTIPO FOTÓMETRO DIGITAL: Para lograr concretar ésta fase se requirió trabajar directamente con el equipo LABCOMPUTER, en primera instancia para conocer las dimensiones de los componentes mecánicos que lo conforman, y en base a las funciones requeridas por el nuevo dispositivo, incluir los componentes tantos electrónicos como mecánicos necesarios para satisfacer o solventar dicho requerimiento. 113 CAPÍTULO III Todas las piezas mecánicas diseñadas o rediseñadas se obtuvieron a través del método ensayo y error a diferencia de los nuevos circuitos, bien sean rediseñados o diseñados, los cuales fueron previamente simulados mediante el uso de un software especializado, para posteriormente ser implementados. Tanto las nuevas partes mecánicas y los nuevos circuitos electrónicos fueron S O D cobertura o carcasa, esto con la finalidad de poder realizar VA modificaciones en el R E S prototipo durante la fase de rediseño. RE OS H C E DER implantados en una tabla prototipo previamente a ser colocados en la nueva 9 FASE 7 DISEÑAR EL SOFTWARE PARA EL CÁLCULO, MANEJO DE LA INTERFAZ GRÁFICA Y CALIBRACIÓN AUTOMÁTICA DEL EQUIPO: Para ésta fase se empleó la metodología descrita por Luis Joyanes (2003), donde define el ciclo de vida del software en 5 etapas las cuales fueron desarrolladas de manera consecutiva o en cascada para poder desarrollar a éste, una manera apropiada y eficiente. El software fue diseñado en base a los requerimientos técnicos para con el nuevo equipo y apegándose a la necesidad de poseer un fácil manejo y una interfaz amigable. 9 FASE 8 EVALUAR EL HARDWARE DISEÑADO: Esta fase fue realizada en las instalaciones de la empresa SERVEQUIP C.A, con la ayuda de personal técnico capacitado en el área y familiarizado con los aspectos constructivos del equipo anterior, mediante numerosas inspecciones, en la cuales fueron evaluados por separados: materiales para la construcción, componentes electrónicos, funcionamiento de los circuitos, durabilidad del hardware y factibilidad 113 CAPÍTULO III para el reemplazo de piezas y/o componentes, todo esto con la finalidad de asegurarse de que ninguna de las partes del equipo rediseñado presentara defectos, los cuales pudieran de alguna u otra manera influir en los resultados generados por el equipo. 9 FASE 9 EVALUAR EL SOFTWARE DISEÑADO: S O D VA R E Spara determinar la calidad de un Ángel Morales y Francisco Segovia (2003), E R OS en los siguientes aspectos: software, la cual incluye una evaluación H C E DER Esta fase fue realizada apegándose a la metodología propuesta por los autores 9 Conformidad funcional 9 Eficacia 9 Robustez 9 Portabilidad 9 Extensibilidad 9 Verificabilidad 9 Reusabilidad 9 Integridad 9 Compatibilidad 9 Facilidad de utilización Cada uno de los aspectos nombrados fueron evaluados en conjunto con representantes de la empresa SERVEQUIP C.A para detectar y solventar cualquier error, o mal funcionamiento del software diseñado para el nuevo fotómetro digital. 9 FASE10 REALIZAR EL MANUAL DE OPERACIÓN DEL NUEVO EQUIPO: En esta última fase se realizó una lectura previa al manual del equipo LABCOMPUTER de donde se extrajo: el enfoque técnico y metodológico empleado para instruir a nuevos usuarios en los procesos de instalación, operación y mantenimiento del equipo, con la finalidad de realizar el manual del nuevo equipo en función de lo extraído. S O D VA R E S EC R E D E R S HO CAPÍTULO IV ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS 116 CAPÍTULO IV ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS En este capítulo se desglosan, puntualizan y explican cada una de las etapas S O D los objetivos planteados, los cuales abarcan el rediseño VAy la implementación del R E S SERVEQUIP C.A, ubicada en E fotómetro digital LAB-COMPUTER de la empresa R OS H Maracaibo. C E DER necesarias para el desarrollo de esta investigación, esto con el fin de cumplir con Para emprender el rediseño de cualquier dispositivo es necesario conocer todos los aspectos referentes al mismo en detalle, es decir conocer su finalidad, su función o funciones, capacidades y limitaciones, además de todos los componentes que lo conforman y su modo de operación. Razón por la cual para el término de éste trabajo de investigación fue necesario estudiar todos los aspectos nombrados referentes al dispositivo LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP, de lo cual se obtuvo lo siguiente. 4.1 FINALIDAD DEL FOTÓMETRO LAB-COMPUTER: El LAB-COMPUTER, fotómetro diseñado para determinar la cantidad de luz absorbida por un componente específico dentro de una sustancia específica, además de determinar la concentración de dicho componente en la mencionada sustancia. Por consiguiente éste dispositivo es empleado en laboratorios clínicos por profesionales en el área del bioanálisis para determinar la concentración de 117 CAPÍTULO IV elementos presentes en una muestra de sangre, por ejemplo: Glucosa, Colesterol, Urea, etc. 4.2 FUNCIONES DEL FOTÓMETRO LAB-COMPUTER: El LAB-COMPUTER posee tres funciones: cálculo de la Absorbancia, cálculo de la S O D luz absorbida por un componente en una sustancia, determinar VA la concentración R E S E de un elemento presente en una muestra y realizar un conteo regresivo con R S O disparo de alarma, respectivamente. CH E R DE Concentración y función Reloj, las cuales emplea para determinar la cantidad de 4.3 CAPACIDADES Y LIMITACIONES DEL LAB-COMPUTER: Como se expresó en el primer capítulo, éste dispositivo está capacitado para realizar únicamente pruebas del tipo punto final, puesto que su rango de lectura de longitudes de onda abarcan desde 490nm hasta 620nm; éstas pruebas permiten realizar los siguientes análisis: 9 Glicemia 9 Acido úrico 9 Colesterol 9 Urea 9 Hemoglobina 9 HDL 9 Triglicéridos 9 Creatinina 9 LDL El LAB-COMPUTER tiene la capacidad de mostrar los resultados de las pruebas mencionadas con una precisión limitada y una capacidad de comunicación con el usuario rudimental; este aparato posee un juego de displays siete segmentos en número tal que incapacita al fotómetro para mostrar cantidades con más de dos cifras decimales, además de que, por el formato siete segmentos, la capacidad de 118 CAPÍTULO IV generar caracteres alfanuméricos es muy pobre, dificultando el generar mensajes entendibles con los cuales se guíe el proceso de realización de las pruebas. . Los valores que conforman su rango de lectura y las limitaciones de hardware, no posibilitan al fotómetro LAB-COMPUTER de poder realizar la prueba del tipo cinética, para la cual se requieren lecturas de longitud de onda entre los 220nm hasta los 380nm, además de la necesidad de mantener la muestra en estudio a S O D incapaz de reconocer cambios en el estado físico deV laA fuente de luz empleada R E S E para la realización de pruebas, implicando la necesidad de calibrar diariamente al R OS H dispositivo. C E DER una temperatura de 37°C. A su vez por limitaciones de software, éste fotómetro es 4.4 COMPONENTES QUE CONFORMAN EL FOTÓMETRO LAB-COMPUTER: Para conocer en detalle los componentes que conforman éste fotómetro digital, se realizó una revisión general al mismo, lo cual permitió entender sus partes y la contribución de cada una de ellas al funcionamiento del dispositivo. Luego de ésta revisión al fotómetro LAB-COMPUTER, se pueden dividir sus componentes en dos tipos: externos e internos, lo cuales serán desglosados, puntualizados y explicados a continuación. 4.4.1 COMPONENTES EXTERNOS: Estos componentes son aquellos que se observan a simple vista a lo largo de la carcasa del equipo, los cuales más adelante son enumerados y explicados en detalle con la finalidad de dar a conocer su contribución al funcionamiento del 119 CAPÍTULO IV fotómetro LAB-COMPUTER de la empresa SERVEQUIP, C.A, ubicada en Maracaibo. Componentes que pueden ser detallados en las figuras # 4.1 y # 4.2. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.1, Componentes externos del LAB- COMPUTER (detalle: parte frontal superior de la carcasa). Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Figura # 4.2, Componentes externos del LAB-COMPUTER (detalle: parte posterior de la carcasa). Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 120 CAPÍTULO IV 9 ARREGLO DE DISPLAYS 7 SEGMENTOS: Este arreglo consta de tres displays ánodo común dispuestos en serie, arreglo el cual sirve de interfaz gráfica para el equipo LAB-COMPUTER, mediante el cual se expresan, entre otros, los resultados de absorbancia y concentración, además de la información introducida por el usuario a través del teclado; cantidades que varían desde un número conformado por una parte entera y/o dos dígitos S O D dispositivo solita acciones específicas por parte del VAusuario, por R E S E “BLK”(realizar blanqueo). R OS H C E R E D Este arreglo de displays puede ser detallado en la figura # 4.3. decimales, hasta generar abreviaciones de palabras mediante las cuales el ejemplo: Figura # 4.3, Serie de 3 displays pertenecientes al arreglo de 7 segmentos. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 TECLADO MATRICIAL 4X3 (tipo teléfono): Este teclado es del tipo matriz de puntos (4X3), es decir 4 columnas de tres pulsadores por filas. Las teclas, pueden ser de función única data (data-comando). En el teclado, cada tecla corresponde a una función única, con excepción de dos 121 CAPÍTULO IV pulsadores, los cuales cuentan con una función adicional. Cada función ya sea el caso de función única o mixta, están debidamente especificadas mediante señalización. Las funciones nombradas pueden ser divididas de la siguiente manera: función del tipo única y función del tipo mixta. Las teclas 0, 2 y del 4 al 9, incluyendo “ENTER” y “COMA”, tienen función única, siendo las teclas numéricas, representativas de los números que expresan. Las teclas 1 y 3, tienen función mixta. Por otra parte las funciones del tipo doble tiene la función de asumir la data S O D asociadas a los pulsadores uno y tres (1-3) respectivamente. VA Dichas funciones R E S E dobles son señaladas en las teclas antes mencionados, mediante una abreviación. R S O H para la opción de aceptar data en condición de Éstas abreviaciones son: “FAC” C E R DE “STD” para describir las aceptación de data en condición factor, y la abreviación suministrada en condición de factor o estándar; éstas dobles funciones están de estándar. Las teclas nombradas con sus respectivas funciones, sean única o mixta, pueden ser detallados en la figura # 4.4. Figura # 4.4, Detalle del teclado matricial y sus funciones. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara 122 CAPÍTULO IV 9 ARREGLO DE PULSADORES N/A: Este arreglo consta de cuatro pulsadores normalmente abiertos (N/A) ordenados de manera horizontal, cada uno con una función asociada a cada uno de los siguientes comandos: realizar lectura en condición de concentración, realizar lectura en condición de absorbancia, activar reloj de conteo descendente y activar función de blanqueo. Comandos que están identificados mediante el uso de las S O D A con las funciones: concentración, absorbancia, relojVdescendente y blanqueo R E S E respectivamente. R OS H C E R E D Una vista detallada de este arreglo de pulsadores se observa en la figura # 4.5. siguientes abreviaciones: “CON”, “ABS”, “REL”, “BLK”, los cuales están asociadas Figura # 4.5, Detalles de arreglo de pulsadores N/A. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 RANURA PARA TUBO DE ENSAYO: Tiene como finalidad dirigir el tubo de ensayo contenedor de la muestra hacia el mecanismo de sujeción del bloque de lectura, el cual se encuentra en el interior de 123 CAPÍTULO IV la carcasa del equipo. Esta ranura puede observarse con mayor detalle en la figura # 4.6. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.6, Vista en detalle de la ranura para filtro y ranura para tubo de ensayo. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 RANURA PARA FILTRO DE LUZ O INTERFERENCIA: Ésta se encuentra justo al lado de la ranura para tubo de ensayo y cumple una función análoga a éste: dirigir el filtro de interferencia hacia la pared diseñada para contenerlo dentro del bloque de lectura, el cual se encuentra en el interior de la carcasa del equipo. Ésta ranura puede observarse en la figura # 4.6. 124 CAPÍTULO IV 9 BOTÓN DE ENCENDIDO: Se encuentra en la parte posterior de la carcasa del dispositivo LAB-COMPUTER y su función es interrumpir o permitir el paso de corriente alterna al fotómetro ocasionando que este varíe a un estado de encendido o a un estado de apagado. El botón de encendido del LAB-COMPUTER se puede detallar en la parte superior S O D VA R E S de la figura # 4.7. E R S HO EC R E D Figura #4.7, Detalle de botón de encendido y cable de alimentación AC. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 CABLE DE ALIMENTACIÓN AC: Cumple la función de transportar corriente alterna al interior de la carcasa del dispositivo, esto a un nivel de tensión de 120 voltios de una manera segura, ya que está recubierto por un aislamiento el cual sirve para evitar situaciones de cortocircuito tanto en el exterior de la carcasa como en su interior, salvaguardando de esta manera tanto la integridad del equipo como la de sus usuarios. Este cable de alimentación puede ser visto en detalle en la figura # 4.7. 125 CAPÍTULO IV 4.4.2 COMPONENTES INTERNOS: Estos componentes son aquellos que no pueden ser vistos en el exterior del equipo puesto que se encuentran en el interior del mismo y de igual manera que los componentes externos, contribuyen con un aporte individual y específico al funcionamiento del fotómetro. Estos elementos o componentes van a ser de igual manera enunciados y explicados con detalles con la finalidad de conocer su S O D VA R E S contribución al funcionamiento del fotómetro. Estos componentes son: 9 1 Procesador z80 E R S HO EC R E D 9 1 Memoria EPROM DM2732D 9 1 Manejador de periférico programable 8255 9 2 Memorias RAM 5114 9 1 Driver para displays 75492 9 1 Contador CMOS T4040 9 Circuito integrado (CI) Inversor 7404 9 1 SCHMITT TRIGGER (disparador) 7414 9 1 Amplificador operacional 358N 9 6 Transistores 2N3904 9 1 Condensador 10pF 9 1 Condensador 1000µf 9 1 Condensador 1µF 9 1 Condensador 47nF 9 1 Cristal de cuarzo de 2MHZ 9 1 Regulador de voltaje a 5V 9 1 Transformador de 110V9V 1.5A 9 1 Buzzer 9 1 Fotorresistencia 9 1Foco o bombilla de 5V 9 Filtros de (interferencia, infrarrojo y colimador 126 CAPÍTULO IV S O D VA R E S E R S HO EC R E Figura # D 4.8, Vista superior de la tarjeta integrada del equipo LAB-COMPUTER. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Figura # 4.9, Vista posterior de la tarjeta integrada del equipo LAB-COMPUTER. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Algunos de estos elementos nombrados pueden ser vistos en su posición original en la tarjeta del LAB-COMPUTER en su vista frontal (figura # 4.8) y su vista 127 CAPÍTULO IV posterior (figura # 4.9) además de un esquema funcional en base a bloques, de la electrónica en dicha tarjeta dispuesta en el anexo 5. 9 PROCESADOR Z80: El Z80 es un microprocesador de 8 bits ampliamente usado en computadores personales en el pasado sistemas de control. Este dispositivo cumple la función de S O D Vel Aproceso de lectura. Al funciones e instrucciones necesarias para realizar R E S una serie de dispositivos que E R microprocesador Z80 se encuentran conectados, S O H C serán descritos a continuación, los cuales complementan la función del RE E D microprocesador, realizando funciones tales como: almacenamiento de procesador central en el actual equipo, ya que controla todas y cada una de las información, sincronización de la frecuencia de operación, microprocesador Z80 puede ser visto en detalle en la figura # 4.10. Figura # 4.10, Vista en detalle del microprocesador Z80. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. etc. Dicho 128 CAPÍTULO IV 9 MEMORIA EPROM DM2716D: En ella se encuentra almacenado de manera permanente el conjunto de instrucciones que conforman el programa de operación del equipo. Estas instrucciones son grabadas previamente de manera eléctrica por el usuario. Por tratarse de un tipo de memoria, cuya información puede ser borrada mediante la exposición de la circuitería interna del CI a luz UV, el integrado es protegido en el S O D directa sobre éste, con el fin de proteger la información VA que contiene. Dicha R E S# 4.11. E memoria puede ser vista en detalle en laR figura OS H C E DER actual equipo, por una banda adhesiva, la cual impide que incida luz de manera Figura # 4.11, Detalle de memoria EPROM DM2716D. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 MANEJADOR DE PERIFÉRICO PROGRAMABLE (PPI) 8255: Este dispositivo toma información, ya sea de dispositivos externos como el teclado matricial 4x3 (tipo teléfono) y el arreglo de pulsadores normalmente abiertos, así como de dispositivos internos, como la fotorresistencia, redirigiendo dicha información a terminales específicos del microprocesador Z80, para que éste la procese. Este dispositivo puede ser visto en detalle en la figura # 4.12 el cual se muestra a continuación: 129 CAPÍTULO IV S O D VA R E S Figura # 4.12, Vista de Manejador periférico programable 8255. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. E R S HO C E R E 9 PAR DE MEMORIAS RAM 5114: D El sistema digital LAB-COMPUTER, posee un par de memorias RAM, cuyas funciones son las de ser leídas y escritas por el microprocesador Z80 tantas veces se requiera. Por ser una memoria de almacenamiento temporal, el microprocesador Z80 almacena en ellas toda la data necesaria para ejecutar el proceso de lectura, data la cual desaparece al apagar el equipo. Estos módulos de memoria RAM de 1024 celdas de 4 bits cada una, conforman un arreglo de 1024 palabras de 8 bits. Este par de memorias pueden ser vistas en detalle en la figura # 4.13 130 CAPÍTULO IV Figura # 4.13, Par de memorias RAM 5114. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. S O D VA R E S E R S HO 9 DRIVER PARA DISPLAYS 75492: EC R E D Cumple la función de controlar y/o decodificar las señales que son enviadas por el microprocesador Z80 al arreglo de displays de 7 segmentos, con la finalidad de que dicho arreglo pueda generar los caracteres requeridos de manera correcta. El dispositivo descrito puede ser visto en la figura # 4.14, la cual se muestra a continuación: Figura # 4.14, Driver para displays 75492. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 131 CAPÍTULO IV 9 DIVISOR DE FRECUENCIA T4040: Este dispositivo toma la frecuencia generada por el circuito resonador basado en un cristal de cuarzo de 2 MHZ, y pasa a dividirla en magnitudes de frecuencias específicas previamente calculadas por los proveedores del equipo LABCOMPUTER, para luego direccionar dichas frecuencias a diversos dispositivos. Este dispositivo se puede ver en detalle en la figura # 4.15, la cual se muestra a S O D VA R E S continuación: E R S HO EC R E D Figura # 4.15, Divisor de frecuencia T4040. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 CIRCUITO INTEGRADO (CI) INVERSOR 7404: Este circuito integrado tiene la función de invertir el estado digital (alto o bajo) de la señal de tensión que proviene del un terminal de salida del disparador SCHMITT TRIGGER, con la finalidad de producir una onda cuadrática, cuya frecuencia es función del cristal de cuarzo de 2Mhz, la cual va a ser dirigida hacia el terminal N°6 de microprocesador Z80, como reloj, el cual define la velocidad a la cual se ejecutarán las instrucciones que gobiernan la operación del equipo. El circuito integrado inversor 7404 puede ser visto en detalle en la figura # 4.16. 132 CAPÍTULO IV S O D VA R E S Figura # 4.16, Inversor 7404. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. E R S HO EC R E D 9 SCHMITT TRIGGER (DISPARADOR) 7414: Puesto que un Schmitt Trigger cambia su estado de salida cuando la tensión en su entrada sobrepasa un determinado nivel; la salida no vuelve a cambiar cuando la entrada baja ese voltaje, sino que el nivel de tensión para el cambio es otro distinto, más bajo que el primero. A este efecto se le conoce como ciclo de histéresis. El Schmitt Trigger usa la histéresis para prevenir el ruido que podría solaparse a la señal original y que causaría falsos cambios de estado si los niveles de referencia y entrada son parecidos. El circuito inversor y a su vez el disparador Schmitt Trigger puede ser vista en detalle en la figura # 4.17. 133 CAPÍTULO IV S O D VA R E S Figura # 4.17, SCHMITT TRIGGER 7414. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. E R S HO EC R E D 9 AMPLIFICADOR OPERACIONAL 358N: Este dispositivo contiene en su interior dos amplificadores operacionales, de los cuales solo emplea uno para aumentar la amplitud, o potencia, de la señal eléctrica emitida por el circuito formado por el disparador SCHMITT TRIGGER, el inversor 7404 y el cristal oscilador de 2Mhz para redirigirla hacia el pin N°6 del microprocesador Z80, con la finalidad de que los estados altos (unos lógicos) de dicha señal se encuentren por encima de la zona de ruido, para de ésta manera el microprocesador reciba una señal más confiable. Este dispositivo puede ser visto en detalle a continuación en la figura # 4.18. Figura # 4.18, Detalle del amplificador operacional 358N. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 134 CAPÍTULO IV 9 TRANSISTORES 2N3904: Estos dispositivos se implementan como manejadores de corriente de los displays y del buzzer, ello por la implementación de los mismos como interruptores electrónicos en el LAB-COMPUTER. S O D VA R E S 9 MANEJO DE CORRIENTE DE ÁNODO EN LOS DISPLAYS: E R S HO Esta acción la realizan tres transistores 2N3904 (uno por cada display) los cuales EC R E Dconectados con el colector a potencial positivo de 5 voltios, el Se encuentran están conectados a manera de interruptor, controlados por un puerto del PPI 8255. emisor al ánodo y la base a un bit específico de un puerto del PPI 8255. Este trío de transistores puede ser visto en detalle en la figura # 4.19. Figura # 4.19, Arreglo de transistores 2N3904. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 135 CAPÍTULO IV 9 MANEJO DE CORRIENTE DEL SEGMENTO “PUNTO” DE LOS DISPLAYS UNO Y DOS: Cada segmento “punto” de los displays uno y dos, es manejado por un transistor NPN 2N3904. Estos transistores, de igual manera que para los segmentos, son manejados por un bit de un puerto del PPI 8255. Se prevé el uso de dos segmentos “punto” para generar cifras de uno o dos decimales respectivamente. S O D A esta vez obteniendo y la base a un bit específico de un puerto del PPI 8255, Vpero R E S conectando el emisor a tierra y el E la señal a interrumpir en el terminal del R colector, S HdeOdicha terminal de la base a laE origen señal, en este caso los pines 38 y 39 del C R E D programable. manejador periférico Se encuentran conectados con el colector al segmento, el emisor a potencial cero Este par de transistores puede ser visto en detalle en la figura # 4.20. Figura # 4.20, Par de transistores 2N3904. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 CONDENSADORES: A continuación se especifica de manera individual la función de cada uno de los condensadores presentes en éste equipo. 136 CAPÍTULO IV 9 CONDENSADOR DE 1000µF 25V: Este elemento tiene la función específica, de reducir a su mínima expresión el rizado de la señal DC que entrega el rectificador de onda completa, para convertir dicha señal lo más cercano posible a una línea recta. Dicho condensador puede ser visto en la figura # 4.21. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.21, Condensador de 1000µf. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 CONDENSADOR DE 1µF 50V: Este condensador forma parte del circuito asociado al 7414 (disparador Schmitt Trigger), y está conectado entre el potencial de tierra y el pin número 11. Dicho condensador puede ser visto en la figura # 4.22. Figura # 4.22, Condensador de 1µf. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 137 CAPÍTULO IV 9 CONDENSADOR DE 47NF: Este está conectado de manera retroalimentada entre los pines 1 y 8 del integrado S O D de ruido en la señal generada por el (disparador Schmitt Trigger). VA R E S condensador puede ser visto en la figuraR #E 4.23. OS H C E DER LM358 y unos de los pines del fotorresistor y contribuye también a la eliminación Dicho Figura # 4.23, Condensador de 47nf. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 CONDENSADOR DE 10PF: Cumple una función análoga a los condensadores descritos anteriormente; ésta conectado entre el pin 30 del Z80 y la resistencia una resistencia de 10KΩ. Dicho condensador puede ser visto en la figura # 4.24. 138 CAPÍTULO IV Figura # 4.24, Condensador de 10pf. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 CRISTAL DE CUARZO DE 2MHZ: S O D VA Este cristal oscilante asociado como anteriormente se mencionó, con los R E S E y el inversor 7404, genera la señal dispositivos: disparador SCHMITT TRIGGER R S O C de sincronización, o señal deH reloj, necesaria para coordinar todas las actividades E DER del microprocesador Z80. La función específica de éste dispositivo es generar de manera estable, la frecuencia que mantendrá la sincronización de operaciones del microprocesador. Figura # 4.25, Detalle del cristal de cuarzo de 2MHZ. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 REGULADOR DE VOLTAJE A 5V: Tiene la función de regular o mantener el nivel de tensión de 5V en su terminal de salida, necesario ello para el funcionamiento del sistema basado en el 139 CAPÍTULO IV microprocesador; el procesamiento de instrucciones en el Z80 ameritA la alimentación fija y estable de corriente continua. Dicho regulador puede ser visto en detalle en la figura # 4.26. S O D VA R E S E R S Figura #4.26, Oen detalle del regulador de voltaje a 5V. HVista C E DER Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 TRANSFORMADOR DE 110V-9V 1.5A: Este dispositivo eléctrico tiene la función de reducir el nivel de tensión de un valor de 110V AC al valor de 9V AC. Dicho nivel de tensión reducido es entregado a un rectificador de onda completa. 9 BUZZER: La contribución de éste dispositivo al funcionamiento del equipo, está asociada a la función de reloj descendente. Contribución que se limita a emitir un sonido una vez finalizada la cuenta regresiva previamente programada por el usuario. Este dispositivo puede ser visto en detalle a continuación en la figura # 4.27. 140 CAPÍTULO IV Figura # 4.27, Vista en detalle del Buzzer. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. S O D VA R E S 9 FOTORRESISTENCIA: E R S HO EC R E D Está situada al final del bloque de lectura adherida a una de sus paredes; ésta es excitada por los haces de luz resultantes después de atravesar todos los filtros dispuestos a lo largo del conducto direccionador, y su función dentro del dispositivo LAB-COMPUTER es variar su impedancia en función a la intensidad de luz a la que están expuesta sus caras, esto con la finalidad de generar distintos valores de frecuencia a partir de las variaciones de impedancia de la fotorresistencia. Para ésta aplicación se seleccionó una fotorresistencia de 5 Ω la cual puede ser vista en detalle en la figura # 4.28. Figura # 4.28, Vista de la fotorresistencia. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 FOCO O BOMBILLA DE 5V 0. 5W 100ma: 141 CAPÍTULO IV Es empleado como fuente de luz, en función de la cual se realiza el estudio a la muestra. Este dispositivo se alimenta a través del regulador de tensión a 5V. Sus características técnicas son, una bombilla de 5V, 0.5W, 100ma de luz incandescente. Este elemente puede visto en detalle en la figura # 4.29. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.29, Foco o bombilla de luz incandescente. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 FILTROS: Éste equipo cuenta con los siguientes filtros nombrados a continuación, los cuales se emplean para eliminar o seleccionar ciertas frecuencias del espectro electromagnético. 9 FILTRO DE INTERFERENCIA: 142 CAPÍTULO IV Se encuentra en la cercanía del bloque de lectura y tiene la función de eliminar o impedir el paso ciertas frecuencias del espectro óptico, así mismo el filtro de interferencia depende de la longitud de onda que se utilice. Este filtro de interferencia puede ser visto en detalle en la figura # 4.30. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.30, Filtro de interferencia. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 FILTRO PARA INFRARROJO: La función principal de éste filtro es de solo permitir el paso de rayos de luz cuyas frecuencias sean superiores a los 340nm. Ésta ubicado en la pared fija del bloque de lectura y puede ser visto en detalle en la figura # 4.31. 143 CAPÍTULO IV S O D A Figura # 4.31, Filtro colimador y filtro Vinfrarrojo. R E S E R OS H C E DER Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 FILTRO COLIMADOR: Este filtro brinda el enfoque necesario a los rayos de luz, ya que permite obtener a partir de un foco luminoso, un haz de rayos de luz paralelos. Esta ubicado en el frente de una de las caras del bloque de lectura, y su función es homogeneizar y direccionar las trayectorias de los rayos emitidos por la fuente de luz, los cuales salen en distintos sentidos, para impedir que dichos rayos se dispersen, y por lo contrario impacten una de las caras del fotorresistor de manera uniforme; el filtro colimador es de un material vidrioso de color azul y puede ver visto en detalle en la figura # 4.31. Una vez realizada la revisión general al fotómetro LAB-COMPUTER, se obtuvo la noción general de cómo opera, desde el punto de vista electrónico, el equipo; sin embargo, para emprender el rediseño de cualquier dispositivo es necesario conocer también su modo de operación, el cual fue determinado en base a la información recolectada en las entrevistas mencionadas en capítulos anteriores, 144 CAPÍTULO IV como también del manual del equipo y de las experiencias al realizar distintas pruebas con el fotómetro. De dicha información recolectada se obtuvo lo siguiente. 4.5 MODO DE OPERACIÓN DEL FOTÓMETRO LAB-COMPUTER: Luego de haber estudiado el equipo en su totalidad y solicitando asesoría al S O D A del equipo, el cual investigación se instruyó sobre el procedimiento de V manejo R E S final, sea en su modalidad de E aplica solo para realizar pruebas deRpunto OEl Sprocedimiento se resume en operaciones H concentración o absorbancia. C E R E D sencillas descritas a continuación. personal técnico que labora en la empresa SERVEQUIP C.A, el grupo de En primera instancia se debe encender el equipo LAB-COMPUTER; luego de esto, el siguiente paso es cerciorarse que el equipo esté preparado. De ser así se deberá observar en el arreglo de displays la presencia de un cero (0). Luego de realizar lo mencionado anteriormente, el usuario debe de decidir qué procedimiento desea emplear para realizar una prueba específica, procedimiento que varía entre concentración o absorbancia, los cuales serán desarrollados por separado como lo muestra el flujograma en el anexo # 3. Para realizar pruebas mediante el procedimiento del cálculo de la concentración, se debe oprimir el botón “CON” ubicado en el arreglo de pulsadores lo que hará posible leer la abreviación “Zro” en el arreglo de displays seguido de ésta la abreviación “BLK”, abreviación mediante la cual el equipo pide que se realice la operación de blanqueo, para así conocer o asumir el punto de máxima transmitancia de luz, por lo que el usuario procede a realizar dicha operación. Para ello se debe introducir un tubo de ensayo con reactivo a emplear en el bloque de lectura y luego oprimir el botón “BLK” ubicado en el arreglo de pulsadores. 145 CAPÍTULO IV Una vez realizado dicho blanqueo, se observará en el arreglo de displays de manera oscilante, las abreviaciones “STD”, “or” y “FAC” a manera de mensaje, significando éstas abreviaciones: “Standard”, “o” y “Factor” respectivamente, mensaje mediante el cual el Fotómetro LAB-COMPUTER solicita al usuario, información sobre en qué forma habrá éste de suministrarle la data, ya sea ésta en forma de Estándar o Concentración. El usuario, deberá responder a éste S O D A conociera el valor del factor a utilizar, responderá V oprimiendo el pulsador de R E S función doble número uno (1), ubicadoR enE el teclado matricial 4x3 (tipo teléfono) S HOasuma con la finalidad de queEelC equipo en calidad de factor la data que se le R E D suministrará próximamente mediante del uso del nombrado teclado matricial 4x3 mensaje realizando una de dos acciones dependiendo del caso; Si el usuario (tipo teléfono). Una vez suministrada dicha data se deberá oprimir la tecla “ENTER” ubicada también en el teclado para que el equipo asuma dicho valor. De desconocer el usuario éste factor, éste deberá ser calculado mediante el uso del estándar por lo que el usuario, deberá responder oprimiendo el pulsador de función mixta número 3. Luego de haber sido realizada dicha operación, el LABCOMPUTER responderá mostrando en el arreglo de displays de manera oscilante las abreviaciones “Ent” y “STD”, solicitando que se introduzca el estándar de la prueba a realizar, por lo que el usuario deberá introducir mediante el uso del teclado matricial 4x3 (tipo teléfono) el valor de concentración del estándar conocido, valor el cual es suministrado por los fabricantes de reactivos para realizar pruebas específicas. Una vez introducido dicho valor, se deberá oprimir la tecla “ENTER” para que el equipo lo almacene. Realizado esto, se deberá introducir en el bloque de lectura, un tubo de ensayo que contenga una sustancia o filtro conocido, cuya absorbancia sea representativa del valor estandarizado para el tipo de prueba a realizar. Una vez introducido en el 146 CAPÍTULO IV bloque de lectura el tubo de ensayo que contiene dicha sustancia o filtro conocido, el equipo procederá a medir la cantidad de luz que éste absorbe, para luego dividir la cantidad de luz absorbida entre el valor del estándar. Posteriormente, el LAB-COMPUTER informa al usuario, por medio del arreglo de displays, la cantidad representativa del calculado factor a emplear para la realización de dicha prueba. Una vez desaparecida la cantidad representativa del S O D lo cual indica que el equipo está listo para realizar lecturas, VA las cuales puedan R E S realizarse con el factor calculado. Con R ello,Eserá cuestión de colocar la muestra a S Oy se H estudiar en el bloque de lectura podrá observar en el arreglo de displays el C E R E Dprueba, siendo ésta una cantidad numérica representativa de la resultado de la factor, podrá apreciarse en el arreglo de displays de nuevo la presencia de un cero concentración de algún componente específico presente en la muestra, finalizando de esta manera el procedimiento de lectura en calidad de concentración, en el anexo # 4 se muestra un flujograma de funcionamiento de la función concentración. Por otro lado, para realizar pruebas mediante el procedimiento del cálculo de la absorbancia, se debe seguir la misma secuencia de inicio realizada para las pruebas mediante el método del cálculo de la concentración hasta el momento de seleccionar el procedimiento para realizar una prueba específica, momento en el cual, para éste caso el usuario deberá oprimir el botón “ABS” ubicado en el arreglo de pulsadores lo que desencadenará un intercambio de mensajes y/o solicitudes, por acciones y/o suministro de data por parte del LAB-COMPUTER y el usuario respectivamente, similar al realizado en el procedimiento del cálculo de la concentración, con la diferencia que durante éste procedimiento el equipo no permite al usuario escoger entre suministrarle el valor del factor a trabajar sino que solicita directamente que se introduzca la sustancia para determinar la luz que ésta absorbe. 147 CAPÍTULO IV Este último procedimiento es empleado para conocer la cantidad de luz absorbida por una sustancia; no obstante es posible de determinar a través de él, la concentración de algún componente existente en la sustancia a estudiar pero implica el realizar de manera manual el cálculo del factor a emplearse para una prueba específica, calculando previamente la cantidad de luz absorbida por la sustancia estándar de dicha prueba, realizando el producto mencionado S O D mismo por la absorbancia de la muestra a estudiar. Al igual VAque en el anexo # 5 se R E S E muestra un flujograma de los pasos que se debe seguir para la obtención de R HOSdel cálculo de la absorbancia. resultados mediante el E procedimiento C DER anteriormente para luego, una vez conocido el factor, realizar el producto del Todos los resultados emitidos por el equipo LAB-COMPUTER son obtenidos en base a la absorción de luz; esta absorción, incide sobre el comportamiento de un circuito astable, constituido por una fotorresistencia, capacitancia y un arreglo lógico de negadores TTL Schmitt Trigger. La frecuencia de la señal lógica regulada por el astable, será una función de la resistencia ofrecida por el fotorresistor. Con ello, la luz es traducida en frecuencia para luego ser almacenada en registros del microprocesador el cual gobierna el comportamiento del equipo. Para calcular la cantidad de luz absorbida por una muestra, el fotómetro LABCOMPUTER determina el negativo del logaritmo de base diez del cociente entre el equivalente en frecuencia de la luz que logra atravesar la muestra en estudio, valor que considera como potencia de salida (Po) y el equivalente en frecuencia de la luz absorbida por el reactivo (para cada prueba en especifico) contenido en el tubo de ensayo para realización del blanqueo, valor el cual asume como potencia de entrada (Pi), el cual ya fue almacenado previamente; esto es: Ecuación: 4.1 148 CAPÍTULO IV donde: A = Absorbancia. Pi = Potencia de entrada. S O D VA R E S Po = Potencia de salida. E R S HO Una vez comprendido el dispositivo LAB-COMPUTER en todo sus aspectos EC R E emprender el D rediseño del equipo con la finalidad de atender y/o solucionar las (componentes y modo de operación) y conociendo sus limitaciones, fue posible carencias que éste presenta. Dicho rediseño fue dividido en varias etapas con la finalidad de tratar cada uno de los nuevos componentes y/o elementos por separados. Para comenzar un rediseño es necesario conocer también lo que se desea obtener con el mismo, razón por la cual la primera etapa de éste rediseño abarcó lo siguiente. 4.6 DETERMINACIÓN DE LAS FUNCIONES QUE TENDRÁ EL NUEVO EQUIPO: De las entrevistas nombradas en el capítulo tres, se extrajo que una de las razones para el rediseño de este fotómetro es la incapacidad de poder realizar pruebas del tipo cinética; para ello es necesario prever el control de temperatura en el bloque de lectura de la muestra, variable que debe de mantenerse en 37°C durante el proceso de recopilación de datos. 149 CAPÍTULO IV Además de nuevas funciones, se decidió añadir mejoras o ampliaciones a las capacidades del dispositivo anterior, como lo es el cambiar a una interfaz gráfica mucho más amigable y amplia, lo cual permita mostrar resultados con una cantidad mayor de números decimales y por ende más precisos y así también brindar al usuario, mediante la nueva interfaz, una guía interactiva para la operación del dispositivo. Junto con estas nuevas funciones ya nombradas, se S O D la finalidad de reducir los pasos a realizar por el personal VAque manipula el LABR E Scon el dispositivo. E COMPUTER a la hora de realizar operaciones R OS H C E R E D Estas nuevas funciones propuestas fueron discutidas con representantes de decidió agregar la función de auto-calibración y almacenamiento de la misma con SERVEQUIP C.A, aprobándose dicha propuesta por considerarse que incluye todas las mejoras necesarias para optimizar y/o ampliar la funcionabilidad del fotómetro LAB-COMPUTER. La aprobación de esta propuesta dio por concluida la primera etapa del rediseño del fotómetro digital basado en el LAB-COMPUTER, iniciándose la segunda etapa la cual abarcó el determinar los componentes necesarios para implementar las nuevas funciones descritas. El primer punto en ser tratado en ésta etapa fue la imprecisión debido a que el equipo genera resultados de solo dos cifras decimales y la carencia de una interfaz gráfica amigable. Para dar solución a ello se realizó lo siguiente. 4.7 EVALUACIÓN AMIGABLES: DE ALTERNATIVAS DE INTERFACES GRÁFICAS 150 CAPÍTULO IV Para esto se realizó una exploración en el mercado, focalizando la misma en los dispositivos que permiten expresar caracteres de forma digital, es decir, brindar una interfaz gráfica entre el hombre y la máquina, entre los cuales se contemplaron el uso ya sea de displays alfanuméricos, pantalla de cristal líquido (LCD) o el uso de la interfaz brindada por el monitor de un computador personal (PC). Cada opción fue evaluada en los aspectos nombrados en el capítulo tres, es decir: capacidad de generación de caracteres, disponibilidad en el mercado y S O D que brindaría la opción a elegir en el nuevo dispositivo.VA ER S E R S O A continuación se específica CH en detalle cada una de las consideraciones E R DEopción. realizadas a cada factibilidad de mantenimiento, además del valor agregado en el aspecto funcional 9 DISPLAYS DE 7 SEGMENTOS: Es la opción más económica y de mayor accesibilidad en el mercado de las tres contempladas, además de concordar con el tipo de interfaz gráfica del actual LABCOMPUTER, lo cual reduciría el trabajo a una simple ampliación del arreglo de displays existente, solventando el problema de brindar cifras decimales escasas; esto llevaría ha obtener un equipo más preciso. Por otra parte, la opción de ampliar el arreglo de displays existente, brindaría un mínimo o nulo aporte a la intención de solventar la carencia de una interfaz más amigable que permita brindar una guía interactiva al usuario al momento de operar el equipo y no brindaría ningún valor agregado a la funcionabilidad del nuevo dispositivo. En la figura # 4.32, se puede mostrar una vista en detalle del displays de 7 segmentos. 151 CAPÍTULO IV S O D VA R E S Figura # 4.32, Vista en detalle del dysplay de 7 segmentos. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. E R S HO EC R E D 9 DYSPLAYS ALFA NUMÉRICOS: Esta opción permite, a diferencia de los display de siete segmentos, una mejor imagen de mensajes alfanuméricos, esto debido a su construcción mediante el concepto de matriz de puntos, la cual permite delinear curvas para letras complejas de reproducir mediante siete segmentos. Ejemplo de ello la letra “S”. Esto junto con el uso de una línea de displays alfanuméricos, ofrece la posibilidad de un espacio mayor para situar caracteres, solventando el problema de cifras con bajo número de decimales y mejorando en parte la comunicación equipo-usuario pero no brindaría ningún aporte a la funcionabilidad del fotómetro. En la figura # 4.33 se muestra una vista en detalle de éstos displays. Figura # 4.33, Vista en detalle del displays alfanuméricos. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 152 CAPÍTULO IV 9 PANTALLA DE CRISTAL LÍQUIDO (LCD): Esta opción es más costosa que la anterior, pero dicha diferencia en el costo es compensado por sus capacidades programables puesto que con un solo dispositivo se puede decidir la cantidad específica de cifras decimales a mostrar y darle esa potestad al usuario, lo que también solventaría el problema de la imprecisión, pero con una capacidad mayor para almacenamiento de caracteres S O D A para el uso del una interfaz amigable y capaz de prestar una guía Vdictada R E S de caracteres. E dispositivo, teniendo como limitante su capacidad R OS H C E R E D Por otra parte se encontraron en el mercado una gran variedad de modelos de (con respecto al uso de un arreglo de displays), le es posible a esta opción brindar ésta opción, los cuales varían tanto en precios como capacidad de caracteres, terminales, alimentación y modo de conexión, donde por parte de distintos proveedores de la región no se obtuvo garantía alguna de un suministro seguro y constante de algún modelo por un tiempo prudencial o aceptable para emprender a desarrollar un dispositivo en serie, lo cual lleva a cualquier modelo de pantalla LCD a ser un dispositivo difícil de adquirir en el mercado a lo largo del tiempo lo que generaría dificultades al momento del remplazo de piezas a la hora de realizar mantenimiento correctivo al nuevo dispositivo. En el aspecto de brindar un valor agregado al funcionamiento del nuevo dispositivo, el uso de esta opción se reduce al mejoramiento de la interfaz ya que el dispositivo continuaría de la siguiente manera pero brindando resultados de una manera más amplia y amigable. En la figura # 4.34, se muestra una vista en detalle de la pantalla LCD. 153 CAPÍTULO IV Figura # 4.34, Vista en detalle de la pantalla LCD. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. S O D VA R E S E R S HO 9 MONITOR DE UN COMPUTADOR PERSONAL (PC): EC R E Dcontemplada debido a la universabilidad del uso del computador Esta opción fue personal, realidad de la cual no se escapan los laboratorios de bioanálisis en la actualidad, por lo cual se consideró utilizar esta poderosa herramienta como lo es el computador personal como orientación a la cual migrar tanto el uso de interfaz gráfica del fotómetro como su funcionamiento general. El uso de esta herramienta implica una inversión mayor, puesto que requiere de un computador personal (ver figura # 4.35)., pero es compensada por su funcionabilidad ya que brindaría solución a todas las carencias presentadas por el dispositivo actual, como lo son la imprecisión, la carencia de una interfaz más amigable, y de una guía para el funcionamiento, aportando un gran valor agregado ya que dejaría la puerta abierta a otras mejoras en el dispositivo debido al gran potencial que brinda el uso de un computador personal. Estas mejoras podrían ser enfocadas hacia una posible impresión de resultados o hacia el almacenamiento de información del paciente, entre otras, las cuales podrían realizarse de una manera más sencilla puesto que se lograría a través de la implementación de un lenguaje de programación. 154 CAPÍTULO IV S O D VA R E S E R S Figura # 4.35, Vista en detalle HOde la pantalla de un computador personal. C E DER Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. El hecho de haberse inclinado por la opción del uso del monitor de un computador personal (PC) como medio para brindar interfaz gráfica, convertiría al mencionado monitor en un dispositivo periférico de salida del equipo, lo que facilitaría las labores de mantenimiento correctivo, puesto que el acceder a piezas de reemplazo del monitor, es posible gracias a la presencia de proveedores autorizados de las distintas marcas de estos dispositivos distribuidos en el país. Las consideraciones ya nombradas respecto a cada opción de interfaces fueron expuestas también a representantes de la empresa SERVEQUIP C.A, sugiriendo inclinarse por la opción del uso de un computador personal, esto debido a sus bondades y al valor agregado que este brinda al funcionamiento del nuevo dispositivo. El hecho de haberse inclinado por la opción: uso del monitor de un computador para el diseño digital de una interfaz gráfica, ocasionó que fuese sin sentido modificar las instrucciones del software del equipo anterior, debido que el uso de 155 CAPÍTULO IV un computador personal implica trabajar con un procesador distinto al Z80, lo cual amerita que la elaboración del software del nuevo equipo se realice en un lenguaje de programación compatible con el procesador de un computador personal, razón por la cual se realizó lo siguiente. 4.8 DETERMINACIÓN DEL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN A UTILIZAR: S O D Se consideró la clasificación de los lenguajes de programación, VA basada ésta en el R E S E nivel de abstracción, la forma de ejecución y el paradigma de programación que R S O H poseen cada uno de ellos de los distintos programas. C E R E D Estudiando la clasificación de los lenguajes de programación según el nivel de abstracción, se contemplaron los siguientes niveles: bajo, medio y alto. Observando que el lenguaje de bajo nivel, se caracteriza por trabajar directamente con el código de la máquina lo que lo lleva a ser un lenguaje poco amigable, alejándolo de ser una solución factible a los requerimientos técnicos del nuevo fotómetro digital. Por otra parte los lenguajes de mediano nivel se caracterizan por poseer instrucciones o líneas de códigos diseñadas pensando un poco más en el programador que en el lenguaje de la máquina, lo cual lo hace estar más cerca de los requerimiento del nuevo fotómetro, pero no lo convierte en la opción ideal ya que existen en la actualidad los lenguajes de alto nivel, que son aquellos cuyas instrucciones o líneas de códigos están formadas por elementos de lenguajes naturales o bien dicho idiomas, ejemplo de ello el inglés, el cual hace más fácil su uso y aprendizaje, lo que convierte en el nivel más factible a emplear. Una vez decidido el uso de programación de alto nivel se precisó el determinar el paradigma o enfoque del lenguaje de programación a emplear, y considerando la necesidad de una interfaz gráfica amigable para el usuario del nuevo fotómetro 156 CAPÍTULO IV digital, se escogió el paradigma o enfoque de la programación orientada a objetos (POO), debido a que éste permite al programador asociar una determinada función, con un objeto específico representativo de la misma, lo cual facilitaría de manera gráfica al usuario, el manejo del nuevo equipo creando de esta manera una interfaz gráfica amigable. Se revisaron varias opciones de lenguajes de programación con enfoque en la S O D determinar cuál lenguaje se adaptaría más a los requerimientos VA técnicos del nuevo R E S y Visual Basic 6.0, las cuales E fotómetro. Dichas opciones fueron: C++, Smalltalk R S Ouna H fueron analizadas en detalle cada de ellas, considerando sus cualidades, junto C E R E D y desventajas. con sus ventajas orientación hacia objetos disponibles en la actualidad, con la finalidad de 9 C++: C++ es un lenguaje orientado a temas el cual se compila utilizando tecnología convencional y utiliza un editor para crear el programa fuente por lo que un compilador traduce el programa fuente a código objeto ejecutable y luego se cumple el programa. Este lenguaje, no es quizás el más fácil de aprender para un usuario nuevo a causa de un diseño de bajo nivel de las estructuras de datos, aunque para programadores experimentados permite desarrollar programas muy eficientes. C++ proporciona una ampliación lógica del lenguaje C al diseño orientado a objetos, por lo que es capaz de proporcionar un mayor control por tener tipos más fuertes que C. Este lenguaje tiene una ventaja sobre otros lenguajes, en cuanto a que la implementación subyacente de características de lenguaje es bastante transparente, lo que produce programas que se ejecutan con eficiencia. Sin embargo, al limitar algunas de éstas estructuras a las que se ejecutan con 157 CAPÍTULO IV eficiencia, el lenguaje deja al programador el desarrollo de códigos para operaciones complejas. 9 SMALLTALK: Smalltalk difiere de otros lenguajes en dos aspectos muy importantes, primero fue S O D desarrollar programas; y en segundo lugar el que seaV unAprograma a orientación R E S en oposición a la adición de E de objetos fue un concepto primitivo R integrado, OS como el de C++. H herencia a los mecanismos ya existentes C E DER proyectado como un sistema total y no simplemente como una notación para Para poder programar en Smalltalk se tiene que invertir cierta energía mental en el aprendizaje del paradigma de pasos de mensajes para la ejecución, pero una vez ya aprendido, es fácil manipular el lenguaje ya que solo se basa en la construcción de clases y métodos para esas clases, lo que hace fácil ampliar el programa para manejar problemas más grandes. Su capacidad de generar herencia automática permite desarrollar operaciones básicas para todos los objetos, y que éstas se hereden automáticamente a todas subclases derivadas. Una debilidad del Smalltalk es que el ambiente es parte del concepto, lo que dificulta el desarrollar programas y luego enviarlos a otros sistemas sin incluir el sistema completo. Luego de haber evaluado éste lenguaje, se puede catalogar como interesante pero al conocer que son pocos los sistemas comerciales que se han implementado en el mismo, debido a la dificultad de encontrar traductores, se considera al Smalltalk como una opción poco factible para el desarrollo del software requerido para el nuevo equipo. 158 CAPÍTULO IV 9 VISUAL BASIC 6.0: Visual Basic 6.0 forma parte del entorno de desarrollo Visual Studio de Microsoft por lo que posiblemente sea la manera más rápida y sencilla de crear aplicaciones para Microsoft Windows, ya que proporciona un completo juego de herramientas que facilitan el desarrollo rápido de aplicaciones RAD (Rapid Application Development). S O D A sobre su enfoque, ya De el nombre de éste lenguaje se puede entender unV poco R E S E que la palabra “Visual” hace referencia a el método que utiliza para crear la R S Opara H Interfaz Gráfica del Usuario (IGU) una aplicación específica, en vez de crear C E R E D mediantes extensas líneas de códigos para dar la apariencia y dichas aplicaciones la ubicación de los elementos de la interfaz, sino que por el contrario, éste lenguaje recurre a la técnica de la agregación/eliminación de objetos prefabricados dentro de la pantalla. Y la palabra “Basic” procede del acrónimo Beginners AllPurpuse Symbolic Instruction Code, cuyo significado en el español es Código de Instrucción Simbólico Multipropósito para Principiantes. Visual Basic 6.0 es un lenguaje ideal para el principiante por su facilidad para comenzar a realizar pequeñas aplicaciones, y al mismo tiempo para profesionales ya que pueden acometer proyectos más complejos con alta garantía de éxito. Este lenguaje de programación se utiliza también junto con otras aplicaciones de Microsoft tales como Excel, Access y VMScript, etc. Considerando algunas de las bondades del lenguaje de programación Visual Basic, como lo son: su facilidad para ser manejado por principiantes, su rapidez para realizar aplicaciones para Windows, y su relación o conexión de trabajo con otros programas del paquete Microsoft Office como los son: Excel, Access y VMScript entre otros, coloca a éste lenguaje como la mejor opción o alternativa 159 CAPÍTULO IV para diseñar el software que ofrezcan solución a la carencia de una interfaz gráfica amigable por parte del equipo LAB-COMPUTER, y también controlar el mismo. Conociendo ya el lenguaje de programación indicado para la elaboración del software del nuevo equipo se emprendió el diseño del mismo. S O D VA R E S 4.9 DISEÑO DEL SOFTWARE PARA EL NUEVO EQUIPO: E R S HO El diseño de éste software se emprendió considerando los principios expuestos EC R E el lenguaje deD programación Visual Basic 6.0, dividiendo el software o sistema en por Luis Joyanes Aguilar (2003) (ver capítulo II), con instrucciones diseñadas bajo formularios independientes para cada aplicación, esto con la finalidad de cumplir con el principio de modularidad mediante diseño descendente. En dichos formularios el usuario tendría a la vista una gama de opciones o comandos específicos dentro de un entorno de trabajo, donde se especifican mediante rótulos o mensajes las entradas o salidas de información para dichas aplicaciones, generando así una interfaz de usuario dentro de los parámetros expuestos por Luis Joyanes Aguilar (2003). Por motivo de la existencia de un formulario específico para cada aplicación, se diseño una red de formularios conectados entre sí para permitir al usuario interactuar con todas las aplicaciones de una manera sencilla, dicha red al principio estuvo constituida por un formulario de inicio, el cual permitía seleccionar de una lista el análisis a realizar; a éste se le asignó el nombre: “formulario menú principal”. En dicha lista fueron incluidas dos de los análisis realizados por el equipo anterior: cálculo de absorbancia y cálculo de concentración junto con tres nuevas funciones y/o opciones: cálculo mediante el método cinético, llamada a una guía o ayuda para el manejo del nuevo equipo y la opción salir del sistema. 160 CAPÍTULO IV A cada unas de las funciones mencionadas se le asignó un formulario llamado de manera alusiva a la tarea o cálculo que realizan: “absorbancia”, “concentración”, “cinética” (cálculo mediante el método cinético), “ayuda” y “salir del sistema”, los cuales fueron dotados a excepción de “salir del sistema”, con la capacidad de regresar al formulario de inicio (menú principal), para formar una interconexión entre los seis elementos. S O D Dicha interconexión puede ser vista en el anexo # 6 flujograma VA inicio de software. R E S E R OS fueron empleadas unas líneas de código A partir del flujograma inicio de software, H C REde menú (ver anexo # 7), la cual permitiese al usuario para generar D unaEbarra trasladarse hacia el formulario deseado; el resultado del uso de dichas líneas de código puede ser visto en la figura # 4.36, la cual representa la pantalla de inicio o menú principal del software diseñado. Figura # 4.36, Vista de la pantalla menú principal. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 161 CAPÍTULO IV Una vez realizada la interconexión entre los formularios principales, dándole un enfoque visual al sistema, se proporcionó un camino para solventar la carencia de una interfaz gráfica amigable. Haciendo referencia al modo de operación del equipo anterior, es de carácter obligatorio para el usuario ejecutar la siguiente secuencia: realizar el blanqueo, brindar el valor de concentración del estándar del reactivo e introducir el estándar S O D equipo, tanto para realizar análisis de absorbancia como VAde concentración, esto R E S E como consecuencia de que el software del equipo anterior no determina la R Ola S H variación que pudo haber sufrido fuente de luz por efecto de desgaste. C E R E D a usar para cada prueba específica y en cada oportunidad que se emplease el Para evitar que dicha secuencia se repita en el modo de operación del nuevo equipo, se emprendió en el diseño de una rutina para la autocalibración del mismo, la cual permita al usuario elegir cuándo cumplir con la secuencia obligatoria para la realización de cada prueba (realizar blanqueo, brindar el valor de concentración del estándar, etc.) y cuándo obtener resultados en base a una posible información o data previamente almacenada específicamente para cada prueba, con el fin de reducir tanto pasos, como el tiempo en la secuencia de operación para la de obtención de resultados. La necesidad de tener acceso a la información o data previamente almacenada para una prueba específica, condujo al diseño de dos formularios independientes para solventar ésta situación. Uno para crear y actualizar un registro contenedor de data específica para cada prueba y otro que permita seleccionar de dicho registro la prueba que se desee realizar. Tanto el diseño de la rutina para la autocalibración, como los formularios para la creación y/o actualización de registro y la selección de una prueba específica se describen a continuación. 162 CAPÍTULO IV 9 DISEÑO DE LA RUTINA PARA AUTOCALIBRACIÓN: Para esto se emplearon una serie de instrucciones que actúan automáticamente al inicio del sistema con la finalidad de censar la intensidad de luz emitida por la fuente, para posteriormente compararla con un registro histórico de la misma. Dicho registro fue establecido mediante el uso de una base de datos la cual fue S O D hardware; éste se almacena en un cuadro de textoVelAcual recibe el nombre R E S E “fuente.text”. R S O CH E R E Dcomparación, La mencionada se realiza dando un 5% de margen de error al valor nombrada “PUNTO_FINAL”, a partir de la información transmitida desde el de la intensidad anterior (ecuación # 4.2), obtenida a partir de la información contenida en la base de datos “PUNTO_FINAL”, asumiendo dicha cantidad, como máxima variación permitida, para posteriormente realizar la diferencia entre ésta intensidad anterior y la nueva intensidad obtenida a través del cuadro de texto “fuente.text”, el cual representa la intensidad de luz emitida por la fuente al momento de iniciar el sistema; el resultado de dicha diferencia es empleado en los siguientes criterios # 1 y 2 para determinar el porcentaje del cambio sufrido en la intensidad generada por la fuente. Esto puede comprenderse mejor observando lo siguiente: Ecuación # 4.2 Ecuación # 4.3 Donde: 163 CAPÍTULO IV Criterio # 1 Criterio # 2 S O D culminado el proceso de evaluación de criterios, V asumiera A como valor de R E S con la finalidad de realizar un intensidad anterior a la recién obtenidaR intensidad, E OS el estado físico de la fuente de luz para proceso cíclico que monitoree constante H C ERE minimizar los D errores por imprecisión al momento de trabajar con información Adicionalmente se emplearon unas instrucciones para que el sistema, una vez previamente almacenada para una prueba específica. Las instrucciones empleadas tanto para la creación y actualización de la base de datos “PUNTO_FINAL” junto con la rutina de auto calibración se muestra en el anexo # 8, como también en el anexo # 9 se muestra un flujograma de funcionamiento del programa para la nueva función de autocalibración. 9 DISEÑO DEL FORMULARIO PARA CREACIÓN Y/O ACTUALIZACIÓN DE REGISTRO CONTENEDOR DE DATA PARA UNA PRUEBA ESPECÍFICA: Este formulario fue nombrado “agregar prueba” y consiste básicamente en el manejo de una base de datos la cual fue llamada “PUNTO_FINAL”. Esta base de datos cuenta con los siguientes campos: “nombre de la prueba”, “proveedor”, “valor del estándar” (del reactivo a emplear), y su finalidad es crear un registro a partir del cual el usuario pueda seleccionar un tipo de prueba sin la necesidad de suministrar algún tipo de información referente al reactivo durante el proceso de 164 CAPÍTULO IV lectura, con la excepción del caso de una nueva prueba. Las instrucciones que conforman este formulario y la base de datos que contiene pueden ser analizadas en el anexo # 10, además en la figura # 4.37 se muestra una pantalla del funcionamiento del mismo. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.37, Vista de la pantalla agregar prueba. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Como se muestra en la figura # 4.37, el formulario “AGREGAR PRUEBA” además de los campos nombrados presenta cuatro botones en el siguiente orden: “agregar”, “eliminar”, “actualizar”, “cerrar” cuyas funciones son: habilitar la base de datos para el proceso de escritura el cual comienza haciendo enfoque en el campo “nombre”, eliminar la prueba que se encuentre mostrada en pantalla, actualizar la base datos almacenando la información recientemente suministrada y salir del formulario respectivamente. 9 DISEÑO DE LA RUTINA PARA LA SELECCIÓN DE UNA PRUEBA ESPECÍFICA: 165 CAPÍTULO IV Esta rutina se encuentra contenida en el formulario “AGREGAR_PRUEBA” y fue nombrada “seleccionar_prueba”; básicamente cuenta con una lista desplegable, la cual permite al usuario seleccionar la prueba deseada entre las contenidas en la base de datos. Al igual las líneas de código empleadas para los formularios anteriores, las empleadas en el diseño de éste se encuentran contenidas en el anexo # 11 y su implementación puede ser vista en la figura # 4.38. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.38, Vista de la pantalla seleccionar prueba a realizar. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Como se muestra en la figura # 4.38, la ventana generada por la rutina “seleccionar_prueba”, incluye dentro de sus funciones dos botones: uno nombrado “inicio”, empleado para luego de haber seleccionado la prueba desde la lista desplegable, poder acceder al formulario “absorbancia” para el cálculo de la misma y el otro nombrado “agregar prueba”, cuya función es acceder al formulario “AGREGAR_PRUEBA” y en consecuencia a la tabla punto final. Ahora bien, con un sistema capaz de: 9 Detectar cambios en el estado físico de la fuente de luz del equipo 9 Almacenar la información técnica sobre los reactivos ya empleados 9 Seleccionar de una lista la prueba deseada, 166 CAPÍTULO IV es posible recomendar el uso o no de la información previamente almacenada sobre los reactivos, esto a través de los criterios # 4.1 y 4.2, lo cual genera dos rutas o caminos para acceder a los formularios “absorbancia”, “concentración” y “cinética”, como se muestra en el anexo # 9. S O D VA R E S 9 DISEÑO DEL FORMULARIO PARA EL CÁLCULO DE CONCENTRACIÓN: E R S HO Como se observa en el flujograma anterior el caso en que el criterio # 4.2 sea EC R E D con la siguiente información: “La fuente de luz ha sufrido una (caja de mensaje) cierto, desencadena la siguiente secuencia, la cual se inicia con un message box variación mínima o nula. Se recomienda el uso de los valores previamente almacenados.”, seguido por otro message box el cual contiene el mensaje: “seleccione análisis a realizar”, donde el usuario debe seleccionar un análisis en la barra de menú que se encuentra en la pantalla de inicio, acción la cual realiza una llamada directa a la rutina “seleccionar_ prueba”, para que el usuario seleccione una prueba de la lista desplegable y oprima el botón “iniciar”, para acceder al formulario “concentración” respectivamente. Una vez cargado el formulario a seleccionado, mediante el caso de cambios menores o iguales al 5% el software pedirá al usuario la inserción de la muestra a estudiar, para arrojar resultados directamente, en base a la información almacenada para cada prueba específica en la base de datos “PUNTO_FINAL”. A continuación se muestran el proceso realizado por el sistema para la obtención de resultados en el caso cambios menores o iguales al 5%, el cual se fundamenta en la ecuación # 4.1: 167 CAPÍTULO IV 1. Toma el valor almacenado en el campo “blanqueo” de la base de datos “PUNTO_FINAL” y lo coloca en el cuadro de texto blanqueo.text, el cual asume como potencia de entrada (Po). 2. Toma el valor almacenado en el campo “factor” de la mencionada base de datos y lo almacena en el cuadro de texto factor.text. 3. Toma el valor contenido en el “fuente.text” colocándolo en el cuadro de texto “absorción.text”, el cual asume como potencia de salida (Pi), para S O D VA R E S luego aplicar la ecuación # 4.1 brindando de ésta manera la cantidad de luz absorbida por la muestra,. E R S HO 4. Para el caso de estar operando con el formulario concentración, el EC R E D por la muestra y por el valor contenido en el campo “factor”. absorbida resultado final se obtiene mediante el producto de la cantidad de luz En el anexo # 12 y 13, se muestra las líneas de código utilizada para el caso cambios menores o igual al 5% del estado físico de la fuente de luz del equipo y un flujograma para el no uso de la data almacenada en la base de datos, por otra parte en la figura # 4.39, se muestra las secuencias de mensajes emitidos por el equipo para la conducción al formulario de “concentración” respectivamente, para la obtención de resultados. 168 CAPÍTULO IV S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.39, Vista de los mensajes para la obtención de resultados, criterio # 4.1. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Mientras que en el caso que el criterio # 4.1 sea cierto, se inicia la secuencia con un message box el cual contiene la siguiente información: “La fuente de luz ha sufrido una variación considerable en su estado físico. Se recomienda recalcular los valores previamente almacenados”, seguido de otro message box el cual informa: “seleccione análisis a realizar”, donde el usuario debe seleccionar un análisis en la barra de menú que se encuentra en la pantalla de inicio, acción la cual llama directamente a la rutina “seleccionar prueba”, de la misma manera el usuario debe seleccionar una prueba de la lista desplegable y oprimir el botón “iniciar”, para acceder al formulario de “concentración”. Esta vez el programa solicita de manera obligatoria, que se realice el blanqueo, que se ingrese el valor de concentración del estándar del reactivo y por último introducir el estándar a usar, para calcular el nuevo factor de dicha prueba específica en función del nuevo estado físico de la fuente de luz mediante la siguiente cadena de mensajes de cumplimiento obligatorio figura # 4.40. 169 CAPÍTULO IV S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.40, Vista de los mensajes para la obtención de resultados, criterio # 4.2. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Proceso mediante el cual el software determina el resultado de la prueba con los nuevos valores y a la vez actualiza la base de datos “PUNTO_FINAL” para su uso posterior hasta el momento que existan cambios en el estado físico de la fuente de luz mayores al 5%. 1. Para realizar el blanqueo el sistema iguala el valor del cuadro de texto “blanqueo.text” a la información contenida en “fuente.text”. 2. Para almacenar el valor del estándar el sistema se enfoca en el cuadro de texto valor del “estándar.text” habilitando al mismo para almacenar data del tipo numérica, la cual es suministrada por el usuario a través del teclado del computador personal. 3. Para determinar la cantidad de luz absorbida por el estándar el sistema iguala el cuadro de texto “absorción del estándar.text” al valor en “fuente.text”. 4. Luego realiza el producto entre el valor en “absorción del estándar.text” entre el valor en “estándar.text”, esto con la finalidad 170 CAPÍTULO IV de determinar el factor el cual será implantado en el cuadro de texto “factor.text”. 5. Para determinar la cantidad de luz absorbida por la muestra, el sistema aplica la ecuación # 4.1 análogamente al caso anterior. En el anexo # 14 y 15, se muestra las líneas de código utilizada para el caso cambios mayores al 5% del estado físico de la fuente de luz del equipo como S O D VA R E S también un flujograma para el no uso de la data almacenada. E R S HO En ambos casos el formulario perteneciente al tipo de análisis elegido, termina su EC R E concentración,D ejemplo de ello la figura # 4.41, en la que puede observarse en la función brindando como resultado la cantidad de luz absorbida por la muestra o su parte inferior de la pantalla, tres botones los cuales indican las siguientes acciones: atrás, realizar prueba del mismo tipo y realizar prueba de otro tipo. Figura # 4.41, Vista de la pantalla de obtención de los resultados. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. El botón “atrás” conduce directamente al formulario inmediato anterior a través de las instrucciones que se muestran en el anexo # 16. A su vez el botón “realizar prueba del mismo tipo” limpia el cuadro de texto que contiene el resultado y el cuadro de texto fuente.text, para que el software solicite 171 CAPÍTULO IV únicamente la inserción de la nueva muestra para someterla a estudio, y obtenga el resultado en función del blanqueo y factor empleado en la realización de la prueba anterior. Estas líneas de código pueden ser vistas en el anexo # 17. Al igual que los botones anteriores, el botón “realizar prueba de otro tipo” ejecuta una función específica la cual es: limpiar los cuadros de textos, “absorción del estándar.text”, “factor.text” y “fuente.text”, para que luego el sistema indique al S O D “seleccionar_prueba”, permitiendo que los cuadros nombrados VA sean rellenados R E S E con la información contenida en la base de datos “PUNTO_FINAL”. Una vez R OlistoSpara solicitar que se inserte la muestra que H finalizado esto el sistema estará C E R E D será sometida a estudio para arrojar el resultado. Las instrucciones que gobiernan usuario que seleccione la nueva prueba a realizar a través de la rutina este botón pueden ser vistas en el anexo # 18. 9 DISEÑO DEL FORMULARIO PARA LA APLICACIÓN DEL MÉTODO CINÉTICO: Este formulario fue diseñado mediante el mismo concepto de diseño empleado en los formularios “absorbancia” y “concentración”, es decir cuenta con dos rutas de acceso las cuales dependen de las variaciones o no del estado físico de la fuente de luz, además de contar con una base de datos donde almacenar información técnica sobre los reactivos ya empleados y la capacidad de seleccionar desde una lista desplegable la prueba a utilizar. A diferencia de los formularios basados en el método de punto final (absorbancia y concentración), los cuales se basan en una única lecturas para emitir resultados, el método cinético requiere de un número de lecturas el cual varia según las especificaciones que brinda el proveedor del reactivo que se emplea en la prueba en estudio, razón por la cual se procedió al diseño de los formularios y/o rutinas: 172 CAPÍTULO IV “agregar_cinética”, “seleccionar prueba cinética” y “cinética” (cálculo mediante el método cinético) en base a los diseñados para las pruebas anteriores con las siguientes modificaciones: 9 DISEÑO DEL FORMULARIO AGREGAR CINÉTICA: S O D A “cinética”, la cual a para almacenar información referente a los reactivos, V llamada R E S E diferencia de la tabla “PUNTO_FINAL” cuenta con los siguientes campos: R OS Hde “prueba”, “proveedor”, E “tiempo incubación”, “tiempo de lectura”, “cantidad de C R E D (ver figura # 4.42 vista en detalle de la pantalla agregar lecturas” y “factor”, Está conformado en similitud con su homólogo “agregar_prueba” por una tabla cinética). Campos que deben ser obligatoriamente llenados por el usuario para concluir el proceso de actualización de dicha base de datos. Figura # 4.42, Vista de la pantalla agregar prueba cinética. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Con la finalidad de facilitar al usuario la inserción de data en los campos “tiempo de lectura” y “tiempo de incubación”, estos fueron dotados de una lista desplegable la cual contiene las siguientes unidades de tiempo: hora, minuto y segundos, donde automáticamente el sistema realiza la conversión interna de la data suministrada a segundos, que es la unidad de tiempo en la que se realiza el 173 CAPÍTULO IV cálculo. Esta conversión se realiza debido a que cada proveedor suministra sus tiempos en una unidad distinta. 9 DISEÑO DE LA RUTINA SELECCIONAR PRUEBA CINÉTICA: Esta se encuentra contenida dentro del formulario “cinética” y básicamente está S O D contenida en la base de datos “PUNTO_FINAL” mediante VAla visualización de los R E Sesta manera realizar la selección E campos: “nombre” y “proveedor”, para de R OSy posteriormente al accionar el botón “inicio” H mediante un clic en la opción a elegir, C E R E D continuar con el proceso de operación en el formulario “cinética”. En la figura # conformada por una lista desplegable la cual brinda acceso a la información 4.43, se muestra una vista en detalle de la pantalla de selección de prueba cinética. Figura # 4.43, Vista de la pantalla selección de prueba. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 DISEÑO DEL FORMULARIO CINÉTICA: Este también se alimenta de la data proveniente del hardware del equipo, a través del cuadro de texto: “fuente.text”, de igual manera que sus homólogos “absorbancia” y “concentración” con la diferencia de que éste habilita una cantidad 174 CAPÍTULO IV de registros temporales, la cual es proporcional al valor almacenado en el campo “cantidad de lecturas” de la tabla “cinética”. A continuación se describe el principio de funcionamiento del presente formulario: 1. Toma el valor del campo “tiempo de lectura” y lo divide entre el del campo “número de lecturas” para determinar el tiempo que debe aguardar el sistema S O D 2. Toma el valor del campo “tiempo de incubación” (el cual ya se encuentra VA R E Sel tiempo de espera para realizar la E convertido a segundos), y lo asume R como S O H primera lectura, durante éste período el sistema se bloquea para que el usuario C E R E D operación contraria. no realice ninguna entre lectura y lectura. 3. Toma el valor del campo “número de lecturas” y lo asume como la cantidad de registros temporales a recrear. Dichos registros temporales son creados a partir de cuadros de textos los cuales reciben el nombre de A0, A1….An, respectivamente, siendo n igual al valor del campo “cantidad de lecturas”. 4. Luego de concluir el tiempo de incubación, se iguala el valor de campo de texto: “A0.text” a la cantidad resultante de aplicar: Ecuación # 4.4. lo que sería igual a la absorbancia obtenida a partir de la primera lectura (A0). 175 CAPÍTULO IV 5. Al concluir la realización de la primera lectura el sistema aguarda el tiempo calculado entre lectura y lectura para realizar la segunda análogamente a la primera almacenado esta vez, el resultado obtenido en “A1.text”. 6. Este proceso se repite hasta que la sumatoria de los tiempos aguardados entre lecturas sea igual al valor que contiene el campo “tiempo de lectura”, luego de esto el sistema toma la cantidad de absorbancias almacenadas y el promedio de ellas para posteriormente dividirla entre la cantidad de lecturas S O D 7. Una vez transcurrido la totalidad del tiempo de lectura, VA el sistema obtiene el R E S E resultado de la prueba, es decir el valor de concentración de la misma a través R OS H de la siguiente ecuación: C E DER obteniendo un resultado para luego ser multiplicada por el factor del reactivo. Ecuación # 4.5 Dicho resultado se muestra al usuario en el en la parte inferior del formulario cinética. En los anexos # 21 y 22, se encuentran las instrucciones empleadas en el diseño de los formularios “agregar cinética”, “cinética” y la rutina seleccionar “prueba cinética”. Al igual que los formularios “absorbancia” y “concentración”, “cinética” cuenta con los botones: “atrás”, “realizar prueba del mismo tipo” y “realizar prueba de otro tipo” dispuestos en la parte inferior de la pantalla y realizando exactamente las mismas funciones pero con las variaciones referente al caso. Por otra parte en los anexos # 23 y 24 se muestran flujagramas de la prueba cinética dependiendo como se desee trabajar sea por el uso de la data almacenada o el no uso de la data almacenada en la base de datos. 176 CAPÍTULO IV Para cumplir con el principio de abstracción, los cuadros de textos empleados en todos los formularios diseñados, fueron programados como no visibles durante el proceso de operación y/o lectura, dejando a la vista las bases de datos, listas desplegables, y botones que tuvieran relación con la aplicación a realizar en un momento determinado. Una vez concluido el diseño del software cumpliendo con los requerimientos S O D VA R E S expuestos en éste mismo capítulo se procedió a evaluar el mismo. E R S HO EC R E D 4.10 EVALUACIÓN DEL SOFTWARE DISEÑADO: Para constatar la calidad y eficiencia del software diseñado para el nuevo equipo, a éste le fueron aplicadas una serie de pruebas mediante simulaciones en las que se determinaron valores mediante el método de punto final y método cinético, a partir de valores aleatorios como señal de entrada (Po). Este software también fue sometido a muchas pruebas para verificar su correcto funcionamiento. Los resultados emitidos por éste software, son realizados mediante cálculos basados en la ley de Beer, la cual define la cantidad de luz absorbida por un cuerpo, razón por la cual cada uno de dichos resultados pueden ser verificados por el usuario en cualquier momento para corroborar su validez. Para depurar el software de errores, se decidió realizar pruebas al mismo para evaluar la calidad de éste factor, pero ésta vez con la finalidad de comprobar, que dicho software solo responde a instrucciones específicas en el momento determinado para la misma, para así evitar errores capaces de ocasionar desviaciones en la secuencia de operación o que ésta se detenga por causa de error redundante. 177 CAPÍTULO IV En las simulaciones mencionadas fueron detectados errores con las características descritas (redundantes), los cuales fueron depurados y solventados invalidando cualquier tecla o comando a excepción de los requeridos por la secuencia de operación, además fueron incluidas caja de mensajes o message box para realizar una confirmación a la orden o instrucción emitida por el usuario. Posteriormente realizadas las correcciones y acciones necesarias para solventar S O D cuales constataron que éste mantendría su funcionamiento VA aun bajo condiciones R E S de entrada de datos. E anormales de uso del teclado o algún otro dispositivo R OS H C E R E D Se probó que el software diseñado goza de un buen grado de eficacia ya que está los errores detectados, se corrió de nuevo el software mediante simulaciones, las sujeto a las especificaciones del hardware donde ejecuta funciones, y éste sólo ocupa un pequeño espacio de memoria (MB). Posteriormente éste software posee una aplicación portable ya que le fue anexado al mismo un archivo ejecutable, el cual permite su instalación en cualquier equipo que funcione bajo ambiente Windows. También se constató que el software cuenta con una guía en línea para el uso correcto del mismo, realizada mediante mensajes dirigidos al usuario para indicarle el próximo paso a ejecutar y/o datos a ingresar, además de un formulario de ayuda, el cual puede ser empleado durante el proceso de operación, hecho el cual facilita su manejo y reduce el tiempo de adaptación para nuevos usuarios. Para evitar el uso no autorizado del software diseñado, éste fue protegido mediante el uso de una clave de acceso para su instalación, como también el código fuente del mismo, la clave de acceso es conocida sólo por la empresa que lo provee. 178 CAPÍTULO IV La actuación del software diseñado en función de todos los factores de calidad, los mismos fueron discutidos con representantes de la empresa SERVEQUIP C.A, los cuales expresaron estar de acuerdo con las conclusiones expuestas. 4.11 DISEÑO DEL HARDWARE PARA EL NUEVO EQUIPO: S O D partió de la idea de que éste debe de realizar las funciones VA del anterior y a la vez R E Sa diseñar las partes del nombrado E incluir algunas otras, por lo que se emprendió R OS H nuevo equipo en función o en base a las características, materiales y dimensiones C E R E D considerando algunas holguras para la inclusión de partes o del anterior pero Para el diseño y la construcción del hardware o parte física del nuevo equipo, se dispositivos adicionales. El primer elemento en ser rediseñado y construido fue el dispositivo de medición de luz, el cual sirve de soporte para el recipiente que contiene la muestra a estudiar, para posicionarlo a una altura específica y en la línea de acción del haz de luz emitido por la fuente, minimizando así los errores por reflejo en las lecturas. Este nuevo dispositivo de medición de luz está compuesto en similitud con el anterior, de las siguientes partes o elementos: 9 Bloque de lectura: • Pared móvil • Pared fija contenedora de filtro infrarrojo • Pared fija contenedora del fotorresistor 179 CAPÍTULO IV 9 Filtros: • Filtro de interferencia • Filtro para infrarrojo • Filtro colimador 9 Base S O D VA R E S 9 Bobillo halógeno de 6V (fuente de luz) E R S HO EC R E D Y al mismo le fue anexado lo siguiente: 9 Sensor de posición para la muestra 9 Control de temperatura A continuación se define por separado cada una de las partes o elementos que conforman el hardware. 9 BLOQUE DE LECTURA: Fue diseñado en similitud al anterior conservando sus principios de aplicación, funcionamiento y componentes principales; entre los cuales podemos mencionar: pared para la fijación del fotorresistor, pared fija contenedora de filtro UV, pared móvil sujeta recipiente con filtro y resortes de sujeción, los cuales pueden ser vistos en la figura # 4.44. 180 CAPÍTULO IV S O D VA R E S E R S HO E#C Figura 4.44, Vista lateral del bloque de lectura. R E D Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Este bloque de lectura fue fabricado uniendo láminas de material acrílico de 3 mm de espesor, esto con la finalidad de crear un grosor final capaz de impedir el paso de la luz emitida por la fuente a través de sus paredes, a excepción de los haces que recorren un conducto llamado direccionador de luz, el cual atraviesa todo el bloque uniendo en línea recta al filamento de la fuente y la cara del fotorresistor. De esta manera se logra que el nombrado fotorresistor sea estimulado únicamente por la intensidad de luz resultante al atravesar todo los filtros situados (descritos mas adelantes) a lo largo del conducto y la muestra en estudio. Debido a que dicha muestra debe ser atravesada por la luz emitida desde la fuente, se diseñó un mecanismo para la sujeción del recipiente contenedor, para evitar que éste fuese mal posicionado, es decir situado fuera de la trayectoria que describe el conducto direccionador de luz. 181 CAPÍTULO IV Este mecanismo está compuesto por dos paredes fijas y una móvil, las cuales serán definidas a continuación. 9 PARED MOVIL: Esta se vale de la ayuda de dos resortes para realizar la sujeción del recipiente S O D impedir que este se desplace horizontalmente. VA R E S E R S HOpróxima Debido que ésta pared E esC la más a la fuente de luz le fue adherido el filtro R E colimador en D unas de sus caras, como puede ser visto en detalle en la figura # contenedor ajustándose al tamaño del mismo, ejerciendo la presión suficiente para 4.44. 9 PARED FIJA CONTENEDORA DE FILTRO INFRARROJO: Sirve de apoyo a la pared móvil para que ésta pueda realizar su desplazamiento, y en conjunto ambas paredes forman una guía vertical para que el recipiente de la muestra sea posicionado perpendicularmente a la línea de acción del haz de luz, dicha guía puede ser observada en la figura # 4.45. Como su nombre lo indica ésta pared contiene el filtro para frecuencias infrarrojas, el cual le fue adherido a unas de sus caras; en la figura # 4.44 se muestra en detalle la pared contenedora del filtro infrarrojo. 182 CAPÍTULO IV 9 PARED FIJA CONTENEDORA DEL FOTORRESISTOR: Esta pared sirve de base para fijar el fotorresistor, el cual está situado en su cara posterior, igualmente ésta pared al ser unida a la pared móvil contenedora del filtro infrarrojo mediante los tornillos y los resortes para la sujeción, forma una guía para la inserción de los filtros de interferencia. Esta pared contenedora del fotorresistor junto con la ranura para la inserción de los filtros de interferencia pueden ser vistas S O D VA R E S en detalle en la figura # 4.44. E R S HO EC R E D Figura # 4.45, Vista superior del bloque de lectura. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Los materiales empleados en la construcción del bloque fueron: 9 1 Pared móvil 9 1 Pared fija contenedora de filtro UV 9 1 Pared fija contenedora del fotorresistor 9 4 Arandelas de hierro 1/8” 9 2 Resortes 9 2 Tornillos de 1/8” 182 CAPÍTULO IV 9 4 Tuercas de hierro de 9 4 Arandelas de plástico 1/8” de 1/8” En la figura # 4.46, se puede ver en detalle los elementos que componen el bloque de lectura. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.46, Elementos del bloque de lectura. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 FILTROS: Se incluyeron en el diseño todos los filtros con los que cuenta el LABCOMPUTER, los cuales fueron previamente descritos. Adicionalmente se incluyó otro filtro de interferencia para la realización de pruebas del tipo cinética. 183 CAPÍTULO IV 9 FILTRO DE INTERFERENCIA PARA PRUEBA CINÉTICA: Para este tipo de prueba se seleccionó un filtro que solo permite el paso de haces de luz UV. La parte frontal de este dispositivo presenta una tonalidad de color rojiza, por tal motivo se construyó el soporte para filtro en material acrílico de color rojo, para facilitar su selección en función de alusión de colores. S O D se reemplazó el antiguo soporte del filtro de 530nm para VApruebas del tipo punto R E S final por otro de color verde, siendo ésteR suE color alusivo al dicho filtro. OS H C E R E D En la figura # 4.47 se muestra tanto el filtro para pruebas del tipo de punto final En función del uso de colores alusivos para seleccionar los filtros de interferencia, como el de pruebas del tipo cinética. Figura # 4.47, Vista en detalle de los filtros para pruebas del tipo de punto final como el de pruebas del tipo cinética. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 184 CAPÍTULO IV 9 BASE: La función principal de esta parte o pieza es de servir de soporte para los demás componentes que conforman el dispositivo de medición de luz. Fue construida en aluminio desnudo en forma rectangular escalonada, para así permitir una superficie plana para posicionar los mencionados componentes y a la S O D VA R E S vez dos superficies también planas para asegurar la base. E R S HO En la figura # 4.48 se puede observar una vista detalla de dicha base. EC R E D Figura # 4.48, Vista lateral de la base del bloque de lectura. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 9 BOMBILLO HALÓGENO DE 6V: A diferencia del equipo anterior para este caso se empleó un bombillo halógeno ya que para la realización de las pruebas del tipo cinética (función incluida en el 185 CAPÍTULO IV nuevo equipo) se necesita una fuente de luz capaz de generar frecuencias de por lo menos 220nm en una longitud de onda de rayos UV, valor imposible de generar con una bombilla de luz incandescente. Las especificaciones técnicas del bombillo empleado fueron 6V, 10W y fue conectado a un sócate o base de bombillo halógeno (base redonda). Ambos pueden ser vistos en detalles en la figura # 4.49. S O D El sócate o base de bombillo halógeno fue dispuesto en VlaAparte central de una de R E S E las caras de la base del bloque de lectura, a una altura específica la cual permite R HOS del bombillo en la cara opuesta de la visualizar la totalidad E del filamento C R de esta manera lograr que la mayor parte de la luz emitida DEpara mencionada base, por la fuente sea dirigida hacia el frente, sin impactar de forma directa en las paredes de la base. La disposición del sócate puede observase en la figura # 4.50. Figura # 4.49, Vista frontal del bombillo halógeno. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 186 CAPÍTULO IV S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.50, Vista lateral del bombillo halógeno. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Luego de concluir con el diseño del bloque de lectura y todos sus periféricos correspondientes, se prosigue al diseño de la circuitería electrónica del hardware, la cual esta conformada por los: circuitos para la conversión, procesamiento y transmisión de data, circuito traductor luz-tensión y circuito para el control de temperatura, todos estos circuitos están gobernados por un microcontrolador PIC 16F873a, éste es de vital importancia, ya que en el se encuentra alojadas todas las instrucciones que gobiernan todos los procesos automáticos de los circuitos nombrados. En la figura # 4.51 se tiene una vista en detalle del microcontrolador PIC 16F873a. Figura # 4.51, Vista en detalle del microcontrolador PIC 16F873a. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 187 CAPÍTULO IV 9 SENSOR DE POSICIÓN PARA LA MUESTRA: Este dispositivo es una de las innovaciones implementadas en el nuevo equipo, y esta compuesto por un microswitch o fin de carrera con pulsador (N/A), que se encuentra situado en la parte inferior de la superficie plana de la base para la sujeción de componentes. La finalidad de este sensor es generar una señal que indique si el recipiente contenedor está alineado con la trayectoria del haz de luz S O D A receptoras de la y conservar su trayectoria hasta impactar las V celdas R E S fotorresistencia, esto con la finalidad R deE minimizar errores al momento de la OS H lectura. C E DER emitido por la fuente, el cual debe atravesar el recipiente que contiene la muestra La posición y sujeción a la base de este sensor pueden ser vistas en la figura # 4.52. Figura # 4.52, Detalle de posicionamiento del microswitch. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Lo siguiente en ser rediseñado fue el circuito traductor luz- frecuencia el cual anteriormente estaba compuesto por un circuito integrado (CI) Inversor 7404, un 188 CAPÍTULO IV SCHMITT TRIGGER (disparador) 7414 y un amplificador operacional 358N, de dicho rediseño se obtuvo lo siguiente. 9 NUEVO CIRCUITO CONVERTIDOR LUZ-TENSIÓN: Se realizó un cambio en la variable a cuantificar es decir de frecuencia a tensión, S O D pueda perderse cierta información al momento de emitir VAun resultado, para esta R E Sa la precisión del equipo. E aplicación no afecta en un grado considerable R OS H C E R E D Este nuevo circuito se basa en divisor de tensión conformado por una resistencia debido que esta última es más fácil de medir, aunque a través de su medida fija y un fotodetector, cuya tensión de salida es comparada con una referencia para así obtener un valor representativo de la cantidad de luz que absorbe una muestra específica en función de un nivel de tensión. Se optó por realizar las lecturas en la región visible y en la región ultravioleta del espectro por separado debido que no se tuvo acceso a un fotodetector con un alto porcentaje de respuesta contra longitud de onda integrado para ambas regiones. Para la región visible se empleó un fotorresistor elaborado a partir de placas de sulfuro de cadmio, cuya gráfica porcentaje de respuesta versus longitud de onda puede ser vista en la figura # 4,53. 189 CAPÍTULO IV S O D A empleado. ERV S E R HOS Figura # 4.53, Gráfica capacidad de respuesta vs longitud de onda del fotorresistor Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. EC R E Para la regiónD ultravioleta del espectro se propone el uso del fotodiodo SG01S-5, el cual ofrece un alto porcentaje de respuesta versus longitud de onda como lo muestra la figura # 4.54. Figura # 4.54, Gráfica capacidad de respuesta vs longitud de onda del fotodiodo SG01S-5. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 190 CAPÍTULO IV En ambas regiones para obtener una referencia constante de tensión le fue anexado al respectivo divisor de tensión en su entrada un diodo zener de 5.1V, y un capacitor de 1uf en paralelo al fotorresistor para estabilizar la señal de tensión de salida. Una vez convertida en valores de tensión, la luz absorbida por la sustancia en estudio con la ayuda del divisor de tensión, se plantea la necesidad de cuantificar S O D misma el software diseñado pueda determinar los resultados VA que se requieren R E S dicha cuantificación y transmisión E para una prueba específica. Para hacerR posible HOS fue necesario diseñar loE siguiente. C DER y transmitir dicha data hacia el computador personal, para que en función de la El circuito empleado para la región visible puede apreciarse en la figura # 4.55. V1 12V +V R4 1k R2 980k D1 1N229B + R1 C1 10uF U2 LM324/NS R3 12k Salida al microcontrolador C2 68uF Figura # 4.55, Circuito empleado para la región visible. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 191 CAPÍTULO IV 9 CIRCUITOS PARA LA CUANTIFICACÍON Y TRANSMISIÓN DE DATA : Este básicamente está compuesto por un circuito integrado programable (PIC) 16F873 junto con sus periféricos asociados (condensadores y cristal de cuarzo) y un CI LM 324N, este último implementado con la finalidad de evitar errores de lectura. El programa en el microcontrolador, permite que éste funcione como un S O D comparación de la tensión existente en fotorresistor VAy un valor referencial, R E S E interpreta la onda electromagnética de la luz que atraviesa el filtro, proveniente de R OS H la muestra en estudio, convirtiendo esta en paquetes de información de 8 bits para C E R E D el computador personal a través de un puerto de comunicación ser enviada hacia comparador de tensión, además de poseer otras funciones, a través de la Db 25. En las figuras # 4.56 y # 4.57 puede apreciarse el diagrama circuital final del equipo y una vista en detalle del cable empleado para dicha transmisión respectivamente. Figura # 4.56, Circuitería electrónica empleada en el nuevo equipo. 192 CAPÍTULO IV Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara. S O D VA R E S E R S HO Figura # 4.57, Cable de transmisión de data Db25. EC R E D Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara. El programa dentro del microcontrolador permite la cuantificación, ordenación, agrupación y envío en paquetes de información de la data obtenida mediante la mencionada señal. Este se encuentra contenido en su totalidad en el anexo # 25 (instrucciones para cuantificación, agrupación, ordenación y envío de data). Se diseñó un formulario adicional en Visual Basic 6.0, con la finalidad de interpretar y/o decodificar la data entrante al computador, mediante el puerto de Db25 proveniente del mencionado circuito. Las instrucciones que conforman dicho formulario adicional pueden ser vistas en el anexo # 26 (formulario para la interpretación y/o decodificación de la data proveniente del puerto Db25). 9 CIRCUITO DE CONTROL DE TEMPERATURA: Éste fue diseñado en respuesta a la necesidad de mantener la muestra en estudio a la temperatura de 37ºC. Para ello se empleo un sensor LM35, el cual reproduce 193 CAPÍTULO IV en su terminal de salida (Vout) un nivel de voltaje linealmente proporcional a la temperatura que sensa. Éste dispositivo fue situado en la base para el bloque de lectura, de manera que estuviese en contacto con una temperatura próxima a la de la muestra. La data recreada por el LM35 es enviada al microcontrolador, el cual mediante una serie de instrucciones (anexo # 18) la descodifica en un valor en grados Celsius para en función del mismo determinar si encender el FAN COOLER para refrescar el interior de la carcasa del fotómetro hasta descender a S O D VA R E S una temperatura que mantenga a la muestra en un rango entre 36.5°C y 37.5°C. E R S HO Para esto se prefijo en la memoria del microcontrolador la magnitud de 30°C para EC R E D de un tubo de ensayo de lo cual se extrajo una diferencia de situado en el interior comenzar medir el comportamiento en temperatura mediante un termómetro 7°C entre la temperatura de la muestra y la sensada en la base del bloque de lectura. La acción de encendido o apagado de dichos FAN COOLERS se logra a través de un relay, el cual recibe ordenes del PIC para cada fin. En la figura # 4.58 se muestra una vista de éste como también el fan cooler implementado. 194 CAPÍTULO IV Figura # 4.58, Circuito de control de temperatura salidas de tensión (12V, 5V) y fan cooler implementado. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. La circuitería que conforma el hardware, se observa en la figura # 4,54 de manera conjunta. La alimentación de los circuitos nombrados fue establecida a partir de un transformador 120-12VAC 3A junto con un puente rectificador y los filtros necesarios para lograr una señal DC; en todos los niveles de tensión en los circuitos se emplearon reguladores de tensión específicos para proteger los S O D VA R E S integrados en la tarjeta y garantizar el correcto funcionamiento del fotómetro. E R S HO Por último se dispuso de una caja plástica del tipo fusilera con dimensiones de EC R E D 15X20X10 centímetros, dentro de la cual se alojaron los circuitos que constituyen el hardware del fotómetro rediseñado. En la figura # 4.59 se muestran las vista exteriores del hardware. Figura # 4.59, Vistas exteriores de la carcasa implementada. Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara. 195 CAPÍTULO IV Una vez culminada la construcción del dispositivo éste fue probado en las instalaciones de SERVEQUIP C.A, donde se concluyó que éste satisface las expectativas propuestas para el rediseño del mismo. Posteriormente se realizó un manual del usuario el cual contiene información de cómo instruir a nuevos usuarios en los procesos de instalación, mantenimiento del equipo y pasos que debe seguir el usuario para el estudio de cada muestra, como S O D VA R E S también la descripción de los componentes externos del mismo. E R S HO EC R E D 4.12. MANUAL DEL USUARIO: Según Luis Joyanes Aguilar (2003) la documentación de usuario es un instrumento comercial importante. Una buena documentación de usuario hará al programa más accesible y asequible. El manual de usuario contiene una introducción a las funciones del software, una sección que explica cómo instalar el programa y una sección de referencia que describe los detalles de cada función del software. Es recomendable que cada vez que se diseñe un equipo o un software éste tenga una manual de ayuda ya que por medio de él, el usuario tendrá la ayuda necesaria para conocer el mismo como también sus partes. En el anexo # 16 se muestra el manual de usuario del nuevo equipo. Una vez culminadas las fases necesarias para la consecución de todos los objetivos planteados en éste trabajo de grado, se procedieron a realizar pruebas en tiempo y condiciones reales con el fotómetro producto del rediseño para estimar su error porcentual al momento de emitir resultados. 196 CAPÍTULO IV Dichas pruebas fueron realizadas gracias a la dirección de la Escuela de Bioanálisis de la Facultad de Medicina LUZ, ente que facilitó las instalaciones del Laboratorio de Análisis Instrumental y todo el material necesario para la realización de las mismas, las cuales abarcaron la medición de absorbancia a un patrón certificado de concentración conocida de la marca HEMOGLOWEINER, además de cinco (5) muestras derivadas del mismo patrón y a doce (12) muestras de sangre completa para determinar su concentración de hemoglobina. Los S O D tabulados y posteriormente comparados con los emitidos por un espectrofotómetro VA R E S E modelo SPECTRONIC 20 de la compañía SPECTRONIC . Dicha comparación R S O H se muestra en las tablas # 4.1 y 4.2 C E DER resultados obtenidos de la medición realizada con el fotómetro rediseñado, fueron + ® Tabla # 4.1, Comparación de resultados SPECTRONIC® 20+ Vs SISMAC en Estándares. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. 197 CAPÍTULO IV S O D VA R E S E R S HO EC R E D Tabla # 4.2, Comparación de resultados SPECTRONIC® 20+ Vs SISMAC en muestras de sangre completa. Fuente: Julio Sánchez y José Lamontanara. Una vez comparados los resultados obtenidos con los dos instrumentos de medición, se procedió a calcular el error porcentual del SISMAC (fotómetro rediseñado) tomando como valor teórico los resultados emitidos por el SPECTRONIC 20+. A continuación se muestra el error calculado en función de la lectura realizada al estándar certificado HEMOGLOWEINER a partir de la ecuación # 4.1. % Error = (Vt-Ve/Vt) x 100 Ecuación # 4.6. % Error estándar concentrado = (0,436-0,437/0,436) x 100 = -0,1 Se observa un reducido margen de error lo que indica que el prototipo producto del rediseño goza de un buen grado de precisión que lo capacita para emitir resultados confiables. Adicionalmente a la comparación de resultados, a cada uno de los instrumentos de medición empleados en las pruebas le fue calculado su factor de correlación lineal (R), el cual se emplea para verificar la linealidad de los resultados emitidos y la calibración de un instrumento de análisis fotométrico, 198 CAPÍTULO IV donde la obtención de un valor de (R) cercano a la unidad se refiere a un instrumento con buena linealidad en sus resultados y cuenta con una calibración apropiada. En las figuras # 4.60 y 4.61 se muestran los valores de absorbancia calculados por ambos instrumentos y su factor de correlación. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.60, Gráfica Concentración Vs Absorbancia en patrones concentrados medidos con SPECTRONIC® 20+ Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara. Figura # 4.61, Gráfica Concentración Vs Absorbancia en patrones concentrados medidos con SISMAC Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara. 199 CAPÍTULO IV Las gráficas indican que ambos instrumentos gozan de buena linealidad en sus resultados y de una calibración apropiada que les permiten emitir resultados correctos y precisos. En la figura # 4.62 se muestra de manera gráfica la diferencia entre lecturas y/o resultados emitidos por los dos instrumentos de medición donde se aprecia una pequeña diferencia en ambas rectas. S O D VA R E S E R S HO EC R E D Figura # 4.62, Gráfica Concentración Vs Absorbancia en patrones concentrados medidos con SISMAC y SPECTRONIC® 20+ Fuente Julio Sánchez y José Lamontanara. La veracidad de los datos presentados en la realización de las pruebas finales aplicadas al prototipo producto del rediseño, son validados a través de un informe emitido por la Escuela de Bioanálisis de la Facultad de Medicina de la Universidad del Zulia, el cual puede ser consultado en el anexo # 28. 200 CONCLUSIONES CONCLUSIONES 9 Se realizó un estudio sobre el fotómetro LAB-COMPUTER para establecer su funcionamiento y así determinar la cantidad de luz absorbida por un componente específico dentro de una sustancia específica. 9 S O D Se recurrió a la realización de entrevistas no estructuradas VA para determinar R E S para el rediseño del LABE los requerimientos técnicos necesarios R OSel desarrollo del mismo. H COMPUTER, para C emprender E DER 9 El equipo resultante del rediseño realiza pruebas mediante el método de punto final, a diferencia de su antecesor, goza de gran precisión, es de fácil manejo y además cuenta con una guía paso a paso para nuevos usuarios. 9 El mejoramiento de la interfaz gráfica y la implementación de la guía para el manejo fueron concebidas gracias al uso de un monitor de PC como medio de comunicación. 9 El haber empleado un PC para realización de pruebas da un gran aporte a la capacidad de ampliación de las funciones del equipo, las cuales podrían dirigirse por ejemplo hacia diseñar bases de datos para el historial de pacientes. 9 El haber dotado al sistema de la capacidad de autocalibración facilita el proceso de realización de pruebas y obtención de resultados, puesto que permite al usuario emplear data previamente almacena sobre los reactivos empleados. 201 CONCLUSIONES 9 Haber empleado un microcontrolador facilitó la labor de cuantificar la luz absorbida por la muestra en función de un valor de tensión, y transmitir el mismo hacia el PC. 9 El producto final del nuevo fotómetro es de gran ayuda debido a que el software diseñado consta con una ayuda en línea como también consta de un manual útil para nuevos usuarios con una claridad de redacción factible. EC R E D E R S HO S O D VA R E S 202 RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES Una vez formuladas las conclusiones derivadas del análisis y discusión de los resultados, se emiten las siguientes recomendaciones: 9 S O D Adquirir el fotodetector propuesto, y efectuarV laA implementación de los R E S lecturas en la región UV del E circuitos diseñados para así poder realizar R OS H espectro. C E DER 9 Analizar los circuitos del equipo diseñado con la finalidad de determinar si es factible reducir costos en su implementación. 9 Fomentar investigaciones y desarrollos de proyectos en el área de electrónica. 9 Diseñar módulos que permitan el manejo de los resultados obtenidos en manejadores de texto para imprimir resultados y para el manejo del historial de los pacientes. 203 BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA 1. TEXTOS: S O D VA R E S 9 Morales Lozano, Ángel, Segovia Pérez, Francisco J. “Programación orientada a objetos” aplicaciones con Smalltalk, Editorial Paraninfo, S.A, E R S Bavaresco, A. “Proceso HOMetodológico C E Edición,D Editorial ER EDILUZ 2.001. España (2003). 9 de la Investigación”, Cuarta 9 Chávez, N. “Introducción a la Investigación Educativa”, Primera edición, España 1.994. 9 Douglas a. Skoog, Donald M. West, F. James Holder, Stanley R. Crouch “Química Analítica”, Séptima edición, Editorial McGraw-Hill México (2001). 9 Douglas A. Skoog, F. James Holler, Timothy A. Nieman. “Principios de Análisis Instrumental”, Quinta edición, Editorial McGraw-Hill España (2001). 9 Hernández, R; Fernández, C; y Baptista, P. “Metodología de la Investigación”, México, McGraw-Hill Interamericana 1.994. 9 Angulo Uzcategui, José Mª, Romero Yesa, Susana, Angulo Martínez, Ignacio “Microcontroladores PIC, Diseño práctico de aplicaciones”, Segunda parte, PIC16F87X, McGraw-Hill 2000. 9 Johanes Aguilar, Luis. “Fundamentos de programación” Algoritmos, estructuras de datos y objetos, Tercera edición, Editorial McGraw-Hill España (2003). 9 Johanes Aguilar, Luis, Muñoz Clemente, Antonio. “Microsoft Visual Basic 6.0” inicialización y referencia, Editorial McGraw-Hill, España. 1.999. 204 BIBLIOGRAFÍA 9 Méndez, C. “Metodología, Diseño y Desarrollo del Proceso de Investigación”, Tercera Edición, Editorial McGraw-Hill, Colombia. 2.001. 9 Sabino, Carlos. “Como hacer una tesis y elaborar todo tipo de escritos”, Segunda Edición, Editorial Panapo, 1992. 9 Sierra Bravo, R. “Técnicas de Investigación Social”, Editorial Paraninfo, S O D A 9 Tamayo y Tamayo. “Metodología formal de laV investigación científica”, R E S E Editorial Lumusa. 2000. R S HO V. Zelkowitz. “Lenguajes de programación C 9 Terrence W. Pratt, Marvin E DER S.A, Madrid 1.995. diseño e implementación”, Tercera edición, Prentice-Hall hispanoamericana, S.A., 1998. 2. TESIS DE GRADO: 9 Max Frederic Balestra, “Desarrollo de un prototipo de microscopio computarizado para la visualización de muestras a través de una interfaz digital aplicada a un computador personal”, Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín ubicada en la Ciudad de Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela, Facultad de ingeniería, Escuela de computación, en el año 2001. 3. PÁGINAS WEB: 9 Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005. © 1993-2004 Microsoft Corporation (Reservados todos los derechos). 9 www.nodo50.org/ciencia_ popular/ articulos/Einstein5.htm 205 BIBLIOGRAFÍA 9 www.es.wikipedia.org 9 www.monografias.com 9 http://www.national.com/mpf/LM/LM331.html 9 http://www.national.com/mpf/LM/LM35.html 9 http://doc.chipfind.ru/stmicroelectronics/bta08600tw.htm EC R E D E R S HO S O D VA R E S S O D VA R E S EC R E D E R S HO ANEXOS Anexo # 1 PIC 16F87XA EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 2 INSTRUMENTO DE RECOLECCIÓN DE DATA RELACIONADA CON EL LABCOMPUTER. FECHA: / / . 1. NOMBRE Y APELLIDO ________________________________ S O D VA R E S 2. CARGO ________________________________ E R S HO 3. TIEMPO EN EL CARGO __________________ EC R E 4. ¿Qué es unD fotómetro? 5. ¿Qué es el LAB-COMPUTER? 6. ¿Para qué sirve el LAB-COMPUTER? 7. ¿De qué dispositivos electrónicos está equipado el LAB-COMPUTER? 8. ¿Qué funciones realiza cada dispositivo electrónico? 9. ¿Cuáles son las características de cada dispositivo electrónico del LABCOMPUTER? 10. ¿Qué aporte tiene cada dispositivo electrónico en el funcionamiento del LABCOMPUTER? 11. ¿Cómo funciona el LAB-COMPUTER? 12. ¿Qué tipos de pruebas realiza el LAB- COMPUTER? 13. ¿Qué es Absorbancia? 14. ¿Qué es Concentración? 15. ¿Cuáles son los procedimientos a seguir para que el LAB-COMPUTER realice pruebas en el modo de Absorbancia y Concentración? S O D A V R E 17. ¿Qué son los filtros de absorción E yS para que sirven dentro R COMPUTER? OS H C E DER 16. ¿Qué es el blanqueo y para qué sirve? 18. ¿De qué color del LAB- debe ser el filtro para realizar pruebas de absorbancia y concentración? 19. ¿Para qué sirven las pruebas de absorbancia y concentración realizadas en una sustancia? 20. ¿Cuál es el rango de lectura del LAB-COMPUTER? 21. ¿Cómo hace el LAB-COMPUTER para arrojar resultados en números decimales? 22. ¿Cuáles son las limitantes que presenta el actual LAB-COMPUTER? 23. ¿Qué es la prueba cinética? 24. ¿Cuál es el procedimiento a seguir para que el LAB-COMPUTER realice pruebas del tipo cinética? 25. ¿De qué instrumentos debe estar dotado el LAB-COMPUTER para realizar las pruebas del tipo cinética? 26. ¿Cuáles nuevos requerimientos técnicos se aspira tenga el producto obtenido del rediseño del fotómetro digital? E R S FIRMA___________________ HO C E DER S O D VA R E S ANEXO # 3 FLUJOGRAMA INICIO DE SOFTWARE LAB-COMPUTER EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 4 FLUJOGRAMA INICIO DE LA FUNCIÓN CONCENTRACIÓN EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 5 FLUJOGRAMA INICIO DE LA FUNCIÓN ABSORBANCIA EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 6 FLUJOGRAMA INICIO DEL SOFTWARE DISEÑADO EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 7 BARRA DE MENÚ EN LA PANTALLA PRINCIPAL Private Sub absorb_Click() If (Data2.Recordset.Fields("resp") = 1) Then 'pre_absorbancia.Show absorbancia1.Show ElseIf (Data2.Recordset.Fields("resp") = 2) Then absorbancia1.Show S O D VA R E S End If End Sub Private Sub cinet_Click() cinetica.Show End Sub E R S HO EC R E D Private Sub concen_Click() If (Data2.Recordset.Fields("resp") = 1) Then pre_concentracion.Show ElseIf (Data2.Recordset.Fields("resp") = 2) Then concentracion.Show End If End Sub ANEXO # 8 INSTRUCCIONES EMPLEADAS TANTO PARA LA CREACIÓN Y ACTUALIZACIÓN DE LA BASE DE DATOS B1 JUNTO CON LA RUTINA DE AUTO CALIBRACIÓN Private Sub Timer1_Timer() ' Mv: maxima variacion permitida ' Ai: variacion de intensidad ' I0: intensidad anterior ' I1: intensidad nueva Dim Mv As Double, Ai As Double Dim I0 As Double, I1 As Double S O D VA R E S Data4.Recordset.MoveFirst I0 = Data4.Recordset("valor") E R S HO b = fuente.Text EC R E D If (b = 0) Or (b = "") Then Exit Sub ElseIf (b <> 0) Then Timer1.Enabled = False I1 = b Mv = I0 * 0.05 Ai = Abs(I0 - I1) If (Ai <= Mv) Then Timer2.Enabled = False Select Case MsgBox("La fuente de luz ha sufrido una variación mínima o nula." _ & vbCrLf & "Se recomienda el uso de los valores previamente almacenados" _ , vbOKCancel Or vbInformation Or vbSystemModal Or vbDefaultButton1, "Información") Case vbOK Data2.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.Edit Data2.ReadOnly = False Data2.Recordset.Fields("resp") = 1 Data2.Recordset.Update Data2.Refresh Data3.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.Edit Data3.ReadOnly = False Data3.Recordset.Fields("estado") = 1 Data3.Recordset.Update Data3.Refresh Call MsgBox("Seleccione análisis a realizar", vbInformation Or vbSystemModal, "SISMAC") Case vbCancel Data2.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.Edit Data2.ReadOnly = False Data2.Recordset.Fields("resp") = 2 Data2.Recordset.Update Data2.Refresh Data3.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.Edit Data3.ReadOnly = False Data3.Recordset.Fields("estado") = 2 Data3.Recordset.Update Data3.Refresh Call MsgBox("Seleccione análisis a realizar", vbInformation Or vbSystemModal, "SISMAC") 'Data4.Recordset.MoveFirst 'Data4.Recordset.Edit 'Data4.ReadOnly = False 'Data4.Recordset.Fields("estado") = I1 'Data4.Recordset.Update 'Data4.Refresh End Select S O D VA R E S ElseIf (Ai > Mv) Then Timer2.Enabled = False Data4.Recordset.MoveFirst Data4.Recordset.Edit Data4.ReadOnly = False Data4.Recordset.Fields("valor") = I1 Data4.Recordset.Update Data4.Refresh EC R E D E R S HO Select Case MsgBox("La fuente de luz ha sufrido una variación considerable en su estado físico." _ & vbCrLf & "Se recomienda recalcular los valores previamente almacenados" _ , vbOKCancel Or vbInformation Or vbSystemModal Or vbDefaultButton1, "Información") Case vbOK Data2.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.Edit Data2.ReadOnly = False Data2.Recordset.Fields("resp") = 2 Data2.Recordset.Update Data2.Refresh Data3.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.Edit Data3.ReadOnly = False Data3.Recordset.Fields("estado") = 2 Data3.Recordset.Update Data3.Refresh Call MsgBox("Seleccione análisis a realizar", vbInformation Or vbSystemModal, "SISMAC") Case vbCancel Data2.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.Edit Data2.ReadOnly = False Data2.Recordset.Fields("resp") = 1 Data2.Recordset.Update Data2.Refresh Data3.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.Edit Data3.ReadOnly = False Data3.Recordset.Fields("estado") = 1 Data3.Recordset.Update Data3.Refresh Call MsgBox("Seleccione análisis a realizar", vbInformation Or vbSystemModal, "SISMAC") End Select ANEXO # 9 FLUJOGRAMA DE FUNCIONAMIENTO DEL PROGRAMA PARA LA NUEVA FUNCIÓN DE AUTOCALIBRACIÓN EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 10 INSTRUCCIONES QUE CONFORMAN EL FORMULARIO AGREGAR PRUEBA Private Sub Form_Load() Data1.DatabaseName = App.Path & "\BD_punto_final.mdb" Data1.RecordSource = "punto_final" End Sub Private Sub cmdAdd_Click() If (Text1.Text = "") Or (Text2.Text = "") Or (Text3.Text = "") Then MsgBox "Datos no ingresados o información imcompleta", 48 + 0 + 0, "SISMAC" Exit Sub End If Data1.Recordset.AddNew Text1.SetFocus End Sub S O D VA R E S E R S HO Private Sub cmdDelete_Click() 'this may produce an error if you delete the last 'record or the only record in the recordset If (Text1.Text = "") Or (Text2.Text = "") Or (Text3.Text = "") Then MsgBox "No hay datos que eliminar", 48 + 0 + 0, "SISMAC" Data1.UpdateControls Exit Sub End If Data1.Recordset.Delete Data1.Recordset.MoveNext End Sub EC R E D Private Sub cmdUpdate_Click() If (Text1.Text = "") Or (Text2.Text = "") Or (Text3.Text = "") Then Exit Sub End If Data1.UpdateRecord Data1.Recordset.Bookmark = Data1.Recordset.LastModified End Sub Private Sub cmdClose_Click() If (absorbancia.Visible = True) Then Data1.RecordSource = "UPDATE punto_final" Unload absorbancia: absorbancia.Show ElseIf (concentracion.Visible = True) Then Data1.RecordSource = "UPDATE punto_final" Unload concentracion: concentracion.Show End If Unload Me End Sub Private Sub Data1_Error(DataErr As Integer, Response As Integer) 'This is where you would put error handling code 'If you want to ignore errors, comment out the next line 'If you want to trap them, add code here to handle them MsgBox "Data error event hit err:" & Error$(DataErr) Response = 0 'throw away the error End Sub Private Sub Data1_Reposition() Screen.MousePointer = vbDefault On Error Resume Next 'This will display the current record position 'for dynasets and snapshots Data1.Caption = "Registro: " & (Data1.Recordset.AbsolutePosition + 1) 'for the table object you must set the index property when 'the recordset gets created and use the following line 'Data1.Caption = "Record: " & (Data1.Recordset.RecordCount * (Data1.Recordset.PercentPosition * 0.01)) + 1 End Sub Private Sub Data1_Validate(Action As Integer, Save As Integer) 'This is where you put validation code 'This event gets called when the following actions occur Select Case Action Case vbDataActionMoveFirst Case vbDataActionMovePrevious Case vbDataActionMoveNext Case vbDataActionMoveLast Case vbDataActionAddNew Case vbDataActionUpdate Case vbDataActionDelete Case vbDataActionFind Case vbDataActionBookmark Case vbDataActionClose End Select End Sub Private Sub Text1_KeyPress(KeyAscii As Integer) Call OnlyChar(KeyAscii) ' llamada al metodo End Sub E R S HO S O D VA R E S Private Sub Text2_KeyPress(KeyAscii As Integer) Call OnlyChar(KeyAscii) ' llamada al metodo End Sub EC R E D Private Sub Text3_KeyPress(KeyAscii As Integer) Call OnlyNumbers(KeyAscii) ' llamada al metodo End Sub Private Sub Timer1_Timer() If (Timer1.Interval > 1) Then Call cmdAdd_Click End If Timer1.Enabled = False End Sub ANEXO # 11 RUTINA PARA LA SELECCIÓN DE UNA PRUEBA ESPECÍFICA Private Sub Command1_Click() If (Combo1.Text = "") Then Call MsgBox("Debe seleccionar una prueba a realizar", vbCritical Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") Exit Sub End If Dim nom, prov, nomprov As Variant Data1.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.MoveFirst 'data1 punto_final / data2 frecuencia Do While Not Data1.Recordset.EOF EC R E D E R S HO S O D VA R E S nom = Data1.Recordset.Fields("Nombre") prov = Data1.Recordset.Fields("Proveedor") nomprov = nom + " " + prov Data2.Recordset.MoveFirst Do While Not Data2.Recordset.EOF If (nomprov = Combo1.Text) And (nomprov = Data2.Recordset.Fields("nombre_prueba")) Then absorbancia.Text2.Text = Data3.Recordset.Fields("valor") absorbancia.Text3.Text = Data2.Recordset.Fields("concentracion_estandar") absorbancia.Text4.Text = Data2.Recordset.Fields("frecuencia_estandar") absorbancia.Text5.Text = Data2.Recordset.Fields("factor_emplear") absorbancia.Text1.Visible = True absorbancia.Text1.Locked = False absorbancia.Combo1.Visible = False absorbancia.Command2.Visible = False absorbancia.Command5.Visible = False absorbancia.Label1.Visible = False GoTo flag End If If ((nomprov = Combo1.Text) = False) Then GoTo flg End If Data2.Recordset.MoveNext Loop flg: Data1.Recordset.MoveNext Loop flag: 'MsgBox "Insertar la muestra a estudiar", , "Lab-Computer plus" absorbancia.Label8.Caption = "Absorbancia de " + nom Unload Me: absorbancia.Show End Sub ANEXO # 12 LÍNEAS DE CÓDIGO PARA CAMBIOS MENORES O IGUALES AL 5% DEL ESTADO FÍSICO DE LA FUENTE DE LUZ DEL EQUIPO Private Sub Command6_Click() If (Combo1.Text = "") Then Call MsgBox("Debe seleccionar una prueba a realizar", vbCritical Or vbSystemModal, "Prueba de Concentración") Exit Sub End If Dim a, b, c, d, e As Variant Data3.Recordset.MoveFirst Data4.Recordset.MoveFirst If ((Data3.Recordset.Fields("resp") = 2) And (Data4.Recordset.Fields("estado") = 1)) Then Command6.Visible = False a = Combo1.Text E R S HO Data1.Recordset.MoveFirst EC R E D Do While (Not Data1.Recordset.EOF) b = Data1.Recordset.Fields("Proveedor") d = Data1.Recordset.Fields("Nombre") e=d+""+b If (e = a) Then c = Data1.Recordset.Fields("Valor de Concentracion del Estandar") Text3.Text = c Text3.Visible = False Label5.Visible = False Text2.Locked = False Text2.Visible = False Text2.Text = Data4.Recordset.Fields("valor") Text2.SetFocus Text7.Visible = True Text7.Locked = False Text7.SetFocus MsgBox "Ingresar absorción del estandar", vbExclamation, "SISMAC" Timer3.Enabled = True Text7.SetFocus Call cadena Exit Sub End If Data1.Recordset.MoveNext If (b <> a) And (Data1.Recordset.EOF = True) Then MsgBox "no se encuentra el registro", , "no hay registro" Exit Sub End If Loop End If If ((Data3.Recordset.Fields("resp") = 1) And (Data4.Recordset.Fields("estado") = 1)) Then Data2.Recordset.MoveFirst Do While Not Data2.Recordset.EOF If (Combo1.Text = Data2.Recordset.Fields("nombre_prueba")) Then Combo1.Text = Data2.Recordset.Fields("nombre_prueba") Text2.Text = Data4.Recordset.Fields("valor") Text3.Text = Data2.Recordset.Fields("concentracion_estandar") Text4.Text = Data2.Recordset.Fields("frecuencia_estandar") Text5.Text = Data2.Recordset.Fields("factor_emplear") Call cadena Text1.Visible = False Text1.Locked = False Text2.Visible = False S O D VA R E S Text3.Visible = False Text4.Visible = False Text5.Visible = False Label3.Visible = False Label4.Visible = False Label5.Visible = False Label7.Visible = False Combo1.Visible = False Command2.Visible = False Command6.Visible = False Command7.Visible = False Command5.Visible = True Timer3.Enabled = False MsgBox "Insertar la muestra a estudiar", , "SISMAC" Timer3.Enabled = True Exit Sub End If S O D VA R E S Data2.Recordset.MoveNext Loop ElseIf ((Data3.Recordset.Fields("resp") = 2) And (Data4.Recordset.Fields("estado") = 2)) Then E R S HO If (Text2.Text = "") Then Timer3.Enabled = False MsgBox "Realizar Blanqueo", vbExclamation, "SISMAC" EC R E D Command6.Visible = False Text7.Visible = True Text7.Locked = False Timer3.Enabled = True Else a = Combo1.Text Data1.Recordset.MoveFirst Do While (Not Data1.Recordset.EOF) b = Data1.Recordset.Fields("Proveedor") d = Data1.Recordset.Fields("Nombre") e=d+""+b If (e = a) Then c = Data1.Recordset.Fields("Valor de Concentracion del Estandar") Text3.Text = c Text3.Visible = True Label5.Visible = True Call cadena Timer3.Enabled = False MsgBox "Ingresar absorción del estandar", vbExclamation, "SISMAC" Timer3.Enabled = True Exit Sub End If Data1.Recordset.MoveNext If (b <> a) And (Data1.Recordset.EOF = True) Then MsgBox "no se encuentra el registro", , "no hay registro" Exit Sub End If Loop End If Data4.Recordset.Edit Data4.ReadOnly = False Data4.Recordset.Fields("estado") = 1 Data4.Recordset.Update Data4.Refresh Call cadena End If End Sub ANEXO # 13 FLUJOGRAMA PARA EL USO DE LA DATA ALMACENADA EN LA BASE DE DATOS EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 14 LÍNEAS DE CÓDIGO PARA CAMBIOS MAYORES AL 5% DEL ESTADO FÍSICO DE LA FUENTE DE LUZ DEL EQUIPO Private Sub Command1_Click() If (Combo1.Text = "") Then Call MsgBox("Debe seleccionar una prueba a realizar", vbCritical Or vbSystemModal, "Prueba de Concentración") Exit Sub End If S O D VA R E S Dim nom, prov, nomprov As Variant Data1.Recordset.MoveFirst Data3.Recordset.MoveFirst 'data1 punto_final / data2 frecuencia Do While Not Data1.Recordset.EOF EC R E D E R S HO nom = Data1.Recordset.Fields("Nombre") prov = Data1.Recordset.Fields("Proveedor") nomprov = nom + " " + prov Do While Not Data2.Recordset.EOF If (nomprov = Combo1.Text) And (nomprov = Data2.Recordset.Fields("nombre_prueba")) Then concentracion.Combo1.Text = Data2.Recordset.Fields("nombre_prueba") concentracion.Text7.Visible = True concentracion.Text7.Locked = False concentracion.Text2.Text = Data3.Recordset.Fields("valor") concentracion.Text3.Text = Data2.Recordset.Fields("concentracion_estandar") concentracion.Text4.Text = Data2.Recordset.Fields("frecuencia_estandar") concentracion.Text5.Text = Data2.Recordset.Fields("factor_emplear") concentracion.Combo1.Visible = False concentracion.Command6.Visible = False concentracion.Command7.Visible = False concentracion.Timer3.Enabled = True GoTo flag End If If ((nomprov = Combo1.Text) = False) Then GoTo flg End If Data2.Recordset.MoveNext Loop flg: Data1.Recordset.MoveNext Loop flag: concentracion.Label6.Caption = "Concentración de " + nom Unload Me: concentracion.Show MsgBox "Insertar la muestra a estudiar", , "Lab-Computer plus" End Sub Private Sub Command2_Click() agregar_prueba.Show End Sub Private Sub Timer1_Timer() Dim a, b, c, d, e As Variant Combo1.Clear Data1.Recordset.MoveFirst Data1.UpdateControls Do While (Not Data1.Recordset.EOF) a=a+1 Data1.Recordset.MoveNext Loop b=1 c=0 Data1.Recordset.MoveFirst For b = 1 To a d = Data1.Recordset.Fields("Nombre") e = Data1.Recordset.Fields("Proveedor") Combo1.List(c) = d + " " + e Data1.Recordset.MoveNext c=c+1 Next b Timer1.Enabled = False End Sub EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 15 FLUJOGRAMA PARA EL NO USO DE LA DATA ALMACENADA EN LA BASE DE DATOS EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 16 LÍNEAS DE CÓDIGO PARA EL BOTÓN DE ATRÁS PRIVATE SUB COMMAND5_CLICK() DIM NUEVO AS BOOLEAN DATA3.RECORDSET.MOVEFIRST DATA4.RECORDSET.MOVEFIRST 'DATA3.RECORDSET.FIELDS("RESP") = 2) AND (DATA4.RECORDSET.FIELDS("ESTADO") = 1) IF (DATA3.RECORDSET("RESP") = 2 AND DATA4.RECORDSET("ESTADO") = 2) THEN DATA2.RECORDSET.MOVEFIRST NUEVO = TRUE S O D VA R E S DO WHILE NOT DATA2.RECORDSET.EOF IF (DATA2.RECORDSET.FIELDS("NOMBRE_PRUEBA") = COMBO1.TEXT) THEN NUEVO = FALSE CALL CMDADD_CLICK GOTO FLAG END IF E R S HO EC R E D DATA2.RECORDSET.MOVENEXT LOOP END IF IF (NUEVO = TRUE) THEN DATA2.RECORDSET.ADDNEW CALL CMDADD_CLICK GOTO FLAG END IF DIM A AS VARIANT A = MSGBOX("DESEA SALIR DE LA PRUEBA", 48 + VBYESNO, "PRUEBA DE ABSORBANCIA") IF (A = VBYES) THEN FLAG: IF (TEXT2.TEXT = "") THEN UNLOAD ME END IF DATA4.RECORDSET.MOVEFIRST IF (TEXT2.TEXT = "") THEN GOTO FLAG1 END IF DATA4.RECORDSET.EDIT DATA4.READONLY = FALSE DATA4.RECORDSET.FIELDS("VALOR") = TEXT2.TEXT DATA4.RECORDSET.UPDATE DATA4.RECORDSET.MOVENEXT FLAG1: UNLOAD ME: MENU_PRINCIPAL.SHOW END IF ANEXO # 17 REALIZAR PRUEBA DEL MISMO TIPO Private Sub Command3_Click() Dim a As Variant a = MsgBox("¿Seguro desea realizar prueba del mismo tipo?", vbYesNo, "SISMAC") If (a = 6) Then Text6.Text = "" Text7.Text = "" Text8.Text = "" S O D VA R E S MsgBox "Ingresar la muestra a estudiar", , "SISMAC" Command3.Visible = False Command4.Visible = False EC R E D Text8.Visible = False Label8.Visible = False Text1.SetFocus End If End Sub E R S HO ANEXO # 18 LÍNEAS DE CÓDIGO PARA EL BOTÓN DE PRUEBAS DE OTRO TIPO Private Sub Command4_Click() Dim a As Variant a = MsgBox("¿Seguro desea realizar nueva prueba?", vbYesNo, "SISMAC") If (a = 6) Then Text1.Text = "" Text3.Text = "" Text4.Text = "" Text5.Text = "" Text6.Text = "" Text7.Text = "" Text1.Visible = False Text3.Visible = False Text4.Visible = False Text5.Visible = False Text6.Visible = False E R S HO EC R E D Command2.Visible = False Command4.Visible = False Label2.Visible = False Label4.Visible = False Label5.Visible = False Label6.Visible = False Label7.Visible = False Label1.Caption = "" Combo1.Text = "" MsgBox "Seleccionar prueba a realizar", vbExclamation, "SISMAC" Timer3.Enabled = False Command6.Visible = True Command7.Visible = True Combo1.Visible = True Combo1.SetFocus Combo1.Text = "" Command6.Visible = True End If End Sub S O D VA R E S ANEXO # 19 CÁLCULO DE LA ABSORBANCIA Private Sub cmdResult_Click() 'Call MsgBox("Inserte el Blanqueo", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") If (Data1.Recordset.Fields("resp") = 1) Then Call MsgBox("Inserte la Muestra a estudiar", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") Timer1.Enabled = True Timer2.Enabled = True cmdResult.Visible = False S O D VA R E S ElseIf (Data1.Recordset.Fields("resp") = 2) Then Call MsgBox("Inserte el Blanqueo", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") Timer1.Enabled = True Timer2.Enabled = True cmdResult.Visible = False E R S HO EC R E D Private Sub Form_Activate() Data1.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.MoveFirst Timer1.Enabled = True If (Data1.Recordset("resp") = 1 And Data2.Recordset("estado") = 1) Then txtBlanqueo.Text = Data2.Recordset("valor") Call MsgBox("Inserte la muestra a estudiar", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") txtEntrada.SetFocus Timer2.Enabled = True 'ElseIf (Data1.Recordset("resp") = 2 And Data2.Recordset("estado") = 2) Then 'Call MsgBox("Inserte Blanqueo", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") 'txtEntrada.SetFocus End Sub Private Sub Timer2_Timer() If (txtBlanqueo.Text = "") Then txtBlanqueo.Text = txtEntrada.Text Timer2.Enabled = False Call MsgBox("Inserte la muestra a estudiar", vbInformation Or vbSystemModal, "Prueba de Absorbancia") txtEntrada.Text = "" Timer2.Enabled = True Exit Sub ElseIf (txtAbs.Text = "") Then Timer2.Enabled = False Timer1.Enabled = False txtAbs.Text = txtEntrada.Text txtEntrada.Text = "" Dim a As Double 'w=Y/X ' esto se pide en la cinetica 'o = (Log(w)) / (Log(10)) a = -(Log(txtBlanqueo.Text / txtAbs.Text) / Log(10)) Text1.Text = Abs(Mid(a, 1, 8)) cmdMismo.Visible = True Text1.Visible = True Label3.Visible = True If (Data1.Recordset("resp") = 2 And Data2.Recordset("estado") = 2) Then Data2.Recordset.MoveFirst Data2.Recordset.Edit Data2.ReadOnly = False Data2.Recordset.Fields("valor") = txtBlanqueo.Text Data2.Recordset.Update Data2.Refresh End If Exit Sub S O D VA R E S End If End Sub EC R E D E R S HO ANEXO # 20 FLUJOGRAMA PARA EL NO USO DE LA DATA O PARA EL USO DE LA DATA ALMACENADA EN LA BASE DE DATOS PARA LA PRUEBA DE ABSORBANCIA EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 21 LÍNEAS DE CÓDIGO PARA EL FORMULARIO AGREGAR CINÉTICA PRIVATE SUB FORM_LOAD() DATA1.DATABASENAME = APP.PATH & "\BD_PUNTO_FINAL.MDB" DATA1.RECORDSOURCE = "CINETICA" END SUB PRIVATE SUB CMDADD_CLICK() IF (TXTFIELDS(0) = "") OR (TXTFIELDS(1) = "") OR (TXTFIELDS(2) = "") OR (TXTFIELDS(3) = "") OR (TXTFIELDS(4) = "") THEN S O D VA R E S MSGBOX "DATOS NO INGRESADOS O INFORMACIÓN IMCOMPLETA", 48 + 0 + 0, "LAB-COMPUTER PLUS" DATA1.UPDATECONTROLS EXIT SUB E R S HO END IF EC R E D IF (COMBO2.TEXT = "") OR (COMBO1.TEXT = "") THEN MSGBOX "DEBE INGRESAR UNA DENOMINACION DE TIEMPO", 48 + 0 + 0, "LAB-COMPUTER PLUS" EXIT SUB END IF IF (TXTFIELDS(3) < 30) AND (COMBO2.TEXT = "SEGUNDO(S)") THEN MSGBOX "EL TIEMPO DE LECTURA DEBE SER MAYOR A 30 SEGUNDOS", 48 + 0 + 0, "LAB-COMPUTER PLUS" EXIT SUB END IF DATA1.RECORDSET.ADDNEW END SUB PRIVATE SUB CMDDELETE_CLICK() IF (TXTFIELDS(0) = "") AND (TXTFIELDS(1) = "") AND (TXTFIELDS(2) = "") AND (TXTFIELDS(3) = "") AND (TXTFIELDS(4) = "") THEN MSGBOX "NO HAY DATOS QUE ELIMINAR", 48 + 0 + 0, "LAB-COMPUTER PLUS" DATA1.UPDATECONTROLS EXIT SUB END IF DATA1.RECORDSET.DELETE DATA1.RECORDSET.MOVENEXT END SUB PRIVATE SUB CMDUPDATE_CLICK() DATA1.UPDATERECORD DATA1.RECORDSET.BOOKMARK = DATA1.RECORDSET.LASTMODIFIED END SUB PRIVATE SUB CMDCLOSE_CLICK() DATA1.UPDATECONTROLS UNLOAD ME END SUB PRIVATE SUB DATA1_ERROR(DATAERR AS INTEGER, RESPONSE AS INTEGER) 'THIS IS WHERE YOU WOULD PUT ERROR HANDLING CODE 'IF YOU WANT TO IGNORE ERRORS, COMMENT OUT THE NEXT LINE 'IF YOU WANT TO TRAP THEM, ADD CODE HERE TO HANDLE THEM MSGBOX "DATA ERROR EVENT HIT ERR:" & ERROR$(DATAERR) RESPONSE = 0 'THROW AWAY THE ERROR END SUB PRIVATE SUB DATA1_REPOSITION() SCREEN.MOUSEPOINTER = VBDEFAULT ON ERROR RESUME NEXT END SUB PRIVATE SUB DATA1_VALIDATE(ACTION AS INTEGER, SAVE AS INTEGER) 'THIS IS WHERE YOU PUT VALIDATION CODE 'THIS EVENT GETS CALLED WHEN THE FOLLOWING ACTIONS OCCUR SELECT CASE ACTION CASE VBDATAACTIONMOVEFIRST CASE VBDATAACTIONMOVEPREVIOUS CASE VBDATAACTIONMOVENEXT CASE VBDATAACTIONMOVELAST CASE VBDATAACTIONADDNEW CASE VBDATAACTIONUPDATE CASE VBDATAACTIONDELETE CASE VBDATAACTIONFIND CASE VBDATAACTIONBOOKMARK CASE VBDATAACTIONCLOSE END SELECT END SUB E R S HO S O D VA R E S EC R E D PRIVATE SUB TIMER1_TIMER() CALL CMDADD_CLICK COMBO1.ADDITEM ("HORA(S)") COMBO1.ADDITEM ("MINUTO(S)") COMBO1.ADDITEM ("SEGUNDO(S)") COMBO2.ADDITEM ("HORA(S)") COMBO2.ADDITEM ("MINUTO(S)") COMBO2.ADDITEM ("SEGUNDO(S)") TIMER1.ENABLED = FALSE END SUB ANEXO # 22 LÍNEAS DE CÓDIGO PARA EL FORMULARIO CINÉTICA Dim min As Long, hor As Long Dim hora As Long, minuto As Long Dim cont As Long, timp As Long, timp2 As Long Dim a() As Double, Tiempo_Incubacion As Long Dim c As Integer, Intervalo_Mayor As Long Dim tmpdiv As Integer, tlecturas As Integer, clecturas As Integer Private Sub Command1_Click() Dim nomprov As Variant Data1.Recordset.MoveFirst Do While Not Data1.Recordset.EOF nomprov = Data1.Recordset.Fields("nombre_prueba") + " " + Data1.Recordset.Fields("nombre_proveedor") If (Combo1.Text = nomprov) Then S O D VA R E S If (Data1.Recordset.Fields("denominacion") = "Hora(s)") Then temp2.ListIndex = 0 E R S HO ElseIf (Data1.Recordset.Fields("denominacion") = "Minuto(s)") Then temp2.ListIndex = 1 EC R E D ElseIf (Data1.Recordset.Fields("denominacion") = "Segundo(s)") Then temp2.ListIndex = 2 End If If (Data1.Recordset.Fields("denominacion2") = "Hora(s)") Then temp.ListIndex = 0 ElseIf (Data1.Recordset.Fields("denominacion2") = "Minuto(s)") Then temp.ListIndex = 1 ElseIf (Data1.Recordset.Fields("denominacion2") = "Segundo(s)") Then temp.ListIndex = 2 End If txtIncubacion.Visible = True txtTiempo.Visible = True txtLecturas.Visible = True Label.Visible = True lblLabel(3).Visible = True lblCantidad.Visible = True temp.Visible = True temp2.Visible = True cmdGenerar.Visible = True Exit Sub End If Data1.Recordset.MoveNext Loop If (Data1.Recordset.EOF = True) Then MsgBox "Datos no existentes", 48 + 0 + 0, "Lab-Computer Plus" Data1.Recordset.MoveFirst End If End Sub Private Sub Command2_Click() agregar_cinetica.Show End Sub Private Sub Command3_Click() Unload Me: menu_principal.Show End Sub 'X = Text2.Text 'frecuencia de blanqueo (potencia de entrada) 'Y = Text6.Text ' frecuencia de la muestra (potencia de salida) 'w = Y / X ' esto se pide en la cinetica 'o = (Log(w)) / (Log(10)) Private Sub cmdGenerar_Click() Select Case temp.ListIndex Case 0: hor = 60 min = 60 Case 1: hor = 1 min = 60 Case 2: hor = 1 min = 1 End Select espera.Interval = 1000 Select Case temp2.ListIndex Case 0: hora = 60 minuto = 60 S O D VA R E S Case 1: hora = 1 minuto = 60 Case 2: hora = 1 minuto = 1 E R S HO End Select EC R E D Tiempo_Incubacion = txtIncubacion Call espera_Timer End Sub Private Sub procesos() tlecturas = txtTiempo clecturas = txtLecturas tmpdiv = tlecturas / clecturas Intervalo_Mayor = tlecturas 'Timer.Interval = tmpdiv Timer.Interval = 1000 Call Timer_Timer '************************************************************* End Sub Private Sub procefin() Timer.Interval = 0 Dim total As Double, c As Long Flex.Row = 0 Flex.Text = "Lecturas" Flex.ColWidth(0) = 2000 Flex.Rows = clecturas + 2 Dim j As Integer For j = 0 To clecturas Flex.Row = j + 1 Flex.Text = a(j) If (c = clecturas) Then GoTo flag Else total = total + (a(j) - a(j + 1)) c=c+1 End If Next j flag: total = total / clecturas txtResultado.Text = total Flex.Visible = True lblLabel(2).Visible = True txtResultado.Visible = True Screen.MousePointer = 0 End Sub Private Sub datos() Dim nom, prov, nomprov As Variant Data1.Recordset.MoveFirst Do While Not Data1.Recordset.EOF nom = Data1.Recordset.Fields("nombre_prueba") prov = Data1.Recordset.Fields("nombre_proveedor") nomprov = nom + " " + prov Combo1.AddItem (nomprov) Data1.Recordset.MoveNext Loop MsgBox "Antes de realizar la prueba, revisar el filtro a utilizar" & vbCrLf & _ "Filtro adecuado a utilizar en la prueba: 480 Nm", 48 + 0 + 0, "Lab-Computer Plus" End Sub S O D VA R E S Private Sub Timer_Timer() Dim entrada As Double, salida As Double, result As Single Dim i As Integer ReDim Preserve a(clecturas) As Double E R S HO Screen.MousePointer = 11 timp = timp + 1 timp2 = timp2 + 1 EC R E D If (timp * 60) >= (Intervalo_Mayor * 60) * min * hor Then GoTo flag2 Else If (timp2 * 60 = tmpdiv * 60) Then flag2: Randomize entrada = Rnd Randomize salida = Rnd result = ((Log(salida / entrada)) / (Log(10))) * (-1) For i = 1 To clecturas If (c = clecturas) Then Call procefin ElseIf (a(i) = 0) Then a(i) = result c=c+1 timp2 = 0 GoTo flag End If '///////// proceso de sumar o restar 'GoTo flag Next i End If 'txtResultado = result flag: End If ' If (c = clecturas) Then 'Timer.Enabled = False 'End If End Sub Private Sub espera_Timer() cont = cont + 1 pruebalbl.Caption = cont If (cont * 60) >= (Tiempo_Incubacion * 60) * minuto * hora Then espera.Interval = 0 Dim entrada As Double, salida As Double, result As Single ReDim Preserve a(clecturas) As Double Randomize entrada = Rnd Randomize salida = Rnd result = ((Log(salida / entrada)) / (Log(10))) * (-1) a(0) = result Call procesos End If End Sub Private Sub Timer1_Timer() S O D VA R E S Call datos Timer1.Enabled = False End Sub EC R E D E R S HO ANEXO # 23 USO DE LA DATA ALMACENADA PARA REALIZAR PRUEBA CINÉTICA EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 24 NO USO DE LA DATA ALMACENADA PARA REALIZAR PRUEBA CINÉTICA EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 25 PROGRAMA DENTRO DEL MICROCONTROLADOR QUE PERMITE LA CUANTIFICACIÓN, ORDENACIÓN, AGRUPACIÓN Y ENVÍO DE INFORMACIÓN list p=16f873 #include <p16f873.inc> ; list directive to define processor ; processor specific variable definitions __CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _BODEN_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC & _WRT_ENABLE_OFF & _LVP_OFF & _CPD_OFF S O D A V ;********************************************************************** R E ORG 0x000 ; processor vector S;reset E R nop nop required for icd S O goto main ; go to beginning of program H C E R E ORG ; interrupt vector location D0x005 AUXL AUXH EQU EQU 0x20 0x21 bcf T1CON,0 clrf TMR1L ;borra la parte baja del TMR1 clrf PIR1 bsf INTCON,PEIE ;permiso de interrupciones no contempladas en el INTCON bsf T1CON,0 retfie main bcf STATUS,RP1 bsf STATUS,RP0 clrf TRISB movlw 0xFF movwf TRISC clrf INTCON bcf STATUS,RP1 bcf STATUS,RP0 ;se elige el banco 1 ;se elige el banco 1 movlw b'00000101' movwf CCP1CON clrf PORTC ;enciende el TMR1 ;enciende el TMR1 ;puertaC como entrada ;puertaC como entrada ;se elige el banco 0 ;se elige el banco 0 bsf INTCON,GIE ;permiso global de interrupciones bsf INTCON,PEIE ;permiso de interrupciones no contempladas en el INTCON movlw b'00000001' ;enciende el TMR1 movwf T1CON ;enciende el TMR1 bsf STATUS,RP0 ;pasa al banco 1 ;bsf PIE1,TMR1IE ;habilita la interrupcion por desbordamiento del TMR1 bsf PIE1,CCP1IE ;habilita la interrupcion por captura del modulo CCP1 bcf clrf clrf STATUS,RP0 TMR1H TMR1L ;pasa al banco 0 ;borra la parte alta del TMR1 ;borra la parte baja del TMR1 ;************************************************************************ ************************** ciclo call convertir bcf PORTC,2 call DELAY call DELAY call DELAY call convertir call DELAY call DELAY call DELAY goto ciclo DALE movlw subwf btfss goto bcf 0x13 AUX4,W STATUS,C DALE PORTC,2 subwf btfsc goto bsf DELAY goto AUX4,W STATUS,C DALE0 PORTC,2 E R S HO EC R E D movlw 0x12 DALE0 call S O D VA R E S ciclo ;************************************************************************ *********************************** ;retardos de tiempo DELAY movlw 0x05 ;retardo aproximado de siete milisegundos movwf CONTA4 delay1 movlw 0x20 movwf CONTA3 goto delay2 DELAY3 movlw 0x10 movwf CONTA3 clrf CONTA4 delay2 decf movf btfss goto nop btfss goto return CONTA3 CONTA3,1 STATUS,Z delay2 STATUS,Z delay1 ;************************************************************************ ******************************************* ;Rutina para la conversion AD de la senñal de referencia de voltaje del cananal0. convertir sigue movlw b'10000001' movwf ADCON0 culminacion de convercion bsf ADCON0,GO espera btfsc ADCON0,GO pase a cero.... goto espera conversion bcf bsf movf STATUS,RP1 STATUS,RP0 ADRESL,W ;...coloca ren alto el bit de ;espera a que el bit dos de ADCON0 ;...indicando que se culmino la ;se elige el banco 1 ;se elige el banco 1 ;guarda la parte alta de la conversion S O D VA R E S en WREG bcf bcf STATUS,RP1 STATUS,RP0 movwf AUX3 ADRESH,W EC R E D AUX4 movwf movf en WREG E R S HO ;se elige el banco 1 ;se elige el banco 1 ;guarda la parte alta de la conversion ;pasa el calor de WREG a AUX4 movwf AUX3 movf AUX4,W movwf PORTB return ;************************************************************************ ************************ END ; directive 'end of program' ANEXO # 26 FORMULARIO PARA LA INTERPRETACIÓN Y/O DECODIFICACIÓN DE LA DATA PROVENIENTE DEL PUERTO Db 25 Dim BAJA As Double Dim ALTA As Double Dim FRECUENCIA As Double Dim TEMPERATURA As Double Dim LECTURA As String Private Sub Command1_Click() Form2.Show S O D VA R E S Private Sub Command2_Click() Timer6.Enabled = True Private Sub Form_Load() LECTURA = "frec" End Sub EC R E D E R S HO Private Sub Timer1_Timer() Out 890, 35 Timer4.Enabled = True Timer1.Enabled = False End Sub Private Sub Timer2_Timer() Out 890, 45 Timer5.Enabled = True Timer2.Enabled = False End Sub Private Sub Timer3_Timer() FRECUENCIA = Round(100 * (1 / ((((ALTA * 256 And 65535) Or (BAJA And 65535)) + 6) * 0.0000005))) / 100 FRECUENCIA = Round(100 * (FRECUENCIA / 1000)) / 100 Text3.Text = FRECUENCIA & " kHz" End If If Text3.BackColor = vbWhite Then Text3.BackColor = vbGreen Else Text3.BackColor = vbWhite End If End Sub Private Sub Timer4_Timer() BAJA = Inp(888) Text1.Text = BAJA Timer2.Enabled = True Timer4.Enabled = False End Sub Private Sub Timer5_Timer() ALTA = Inp(888) Text2.Text = ALTA If LECTURA = "frec" Then Timer1.Enabled = True Timer5.Enabled = False Else Timer1.Enabled = False Timer5.Enabled = False End If End Sub Private Sub Timer6_Timer() If LECTURA = "frec" Then LECTURA = "temp" Timer3.Enabled = False Timer7.Enabled = True Timer8.Enabled = True Text3.BackColor = vbYellow Else LECTURA = "frec" Timer7.Enabled = False Timer8.Enabled = False Timer3.Enabled = True Timer1.Enabled = True End If Timer6.Enabled = False End Sub S O D VA R E S Private Sub Timer7_Timer() Out 890, 40 End Sub E R S HO Private Sub Timer8_Timer() TEMPERATURA = Round((Inp(888) * 1.85 - 32) * (5 / 9)) Text4.Text = TEMPERATURA & " ºC" End Sub EC R E D ANEXO # 27 MANUAL PARA EL USUARIO DEL NUEVO EQUIPO Abrir el archivo SISMAC MANUAL.doc en la carpeta CONCLUSIONES EC R E D E R S HO S O D VA R E S ANEXO # 28 CARTA EXPENDIDA DESDE EL LABORATORIO DE ANÁLISIS INSTRUMENTAL DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA CERTIFICANDO LA DATA RECOLECTADA DURANTE LAS PRUEBAS FINALES DEL SISMAC EC R E D E R S HO S O D VA R E S