Diseño y simulación de módulo para generar campos magnéticos en tubos de ensayo

Abstract

En el presente proyecto de título, se diseña y simula un módulo con capacidad de generar un barrido de frecuencias para una señal senoidal encargada de alimentar una serie de bobinas generadoras de campo magnético. De esta forma, se espera sentar las bases para un dispositivo que permita observar el efecto por desgaste que se produce en un cultivo de microorganismos presentes en una probeta de ensayo. Mediante el uso de un microcontrolador 89c51 se generará una señal digital que luego, mediante un DAC0808, es convertida a forma análoga. Posteriormente, se hace uso de un filtro y una fuente de corriente, con el objetivo de alimentar bobinas helicoidales dispuestas en configuración matricial 1x8. El módulo permite el ingreso de parámetros de tiempo que debe permanecer cada bobina activa y la frecuencia de oscilación con la cual inicia el barrido; de esta forma, al finalizar el tiempo de activación de una bobina, se activa la siguiente y la frecuencia de oscilación aumenta su magnitud en 1[Hz]. Cada vez que se llegue a la última bobina activa, el sistema vuelve al inicio con los parámetros de tiempo y frecuencia establecidos previamente. La programación del microcontrolador se realizó en lenguaje ’Assembler’ y se hizo uso de temporizadores para controlar la frecuencia de la señal senoidal, así como también el control de los canales del multiplexor análogo que selecciona la bobina y el tiempo que debe permanecer activa. Usando los componentes seleccionados, se logró generar señales senoidales con un rango de frecuencias que abarca desde 1,01[Hz] a 198,02[Hz]. Además, se lograron generar corrientes con amplitud máxima de 0,84[mA], con lo cual se logró cumplir el objetivo de generar un campo magnético inferior a 0,2[𝜇𝑇].

In this thesis project, a module is designed and simulated that can generate a frequency sweep for a sinusoidal signal to power a series of magnetic field-generating coils. This is intended to lay the groundwork for a device that allows observation of the wear effect on a microorganism culture in a test tube. Using an 89c51 microcontroller, a digital signal is generated and then converted to analog form by a DAC0808. Subsequently, a filter and a current source are used to power helical coils arranged in a 1x8 matrix configuration. The module allows the input of parameters such as the duration each coil should remain active and the oscillation frequency at which the sweep begins. In this way, when the activation time of one coil ends, the next one is activated, and the oscillation frequency increases by 1[Hz]. Each time the last active coil is reached, the system returns to the beginning with the previously established time and frequency parameters. The microcontroller was programmed in Assembler language, and timers were used to control the frequency of the sinusoidal signal, as well as the channels of the analog multiplexer that select the coil and the duration of its activation. Using the selected components, sinusoidal signals were generated with a frequency range from 1.01 [Hz] to 198.02 [Hz]. Furthermore, currents with a maximum amplitude of 0.84 [mA] were generated, thus achieving the objective of generating a magnetic field of less than 0,2[𝜇𝑇].