Estacionamiento Fpga una

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OPTIMIZACIÓN DE ESPACIOS EN PARQUEADERO AUTOMATIZADO CON VHDL S. Nope P. Andres, O. Hernández C. Ernesto y T. Olivares C. Augusto [email protected].

Universidad Escuela Colombiana de Carrearas Industriales Bogotá D.C. – Colombia RESUMEN—Teniendo

en cuenta el gran número de vehículos en la ciudad y que la capacidad de parqueadero en las zonas centrales no es suficiente, se ha realizado el diseño a través máquinas de estado con lenguaje VHDL, esto con el fin de aprovechar los espacios superiores asignados a cada lugar del parqueadero, implementando un sistema de entrada y validación de ocupación de los espacios, para generar un bloqueo cuando todos los campos del lugar sean ocupados.

I. PALABRAS CLAVES— FPGA, VHDL, FINALES DE CARRERA, MOTOR, TALANQUERA, MÁQUINAS DE ESTADO, PLATAFORMA, SERVOMOTOR, PUENTE H

ABSTRACT- Considering the large number of vehicles in the city and the parking capacity in the central zones is not enough, the design has been done through state machines with VHDL language, this in order to take advantage of the upper spaces assigned to Each place of the parking, implementing a system of entry and validation of occupancy of the spaces, to generate a blockage when all the fields of the place are occupied..

casos está dado por la insuficiencia y baja calidad del transporte controlado por los gobiernos de turno y la visión del desarrollo tecnológico de los mismos; por lo que las personas optan por adquirir su propio medio de transporte (bicicleta, moto, carro, etc.). De acuerdo a esta necesidad, surgen otros inconvenientes entre los cuales se puede mencionar el aumento considerable de vehículos, invasión del espacio público e inseguridad, para mitigar estos inconvenientes se han desarrollado leyes de tránsito entre las cuales se prohíbe estacionar el vehículo en vías públicas, esto con el fin de incentivar a la cultura ciudadana, y adicionalmente evitar el congestionamiento de las vías, por lo que a su vez se han creado espacios de estacionamiento de vehículos cumpliendo con los requisitos mínimos exigidos por las autoridades de tránsito, los cuales son conocidos como parqueaderos, que están diseñados de diferentes formas y con tamaños diferentes con lo cual se pueden parquear un número limitado de vehículos, sin aprovechar los espacios superiores que podrían duplicar su capacidad. En la imagen 1 se muestra la optimización de parqueaderos en Colombia con máquinas que deben ser operadas por personas.

II. INTRODUCTION

En el mundo globalizado de hoy en día, se incrementa el número de personas y de asentamientos humanos principalmente en las grandes ciudades, surge la necesidad de tener Optimización del sistema en parqueaderos de Norte diferentes medios de transporte, lo cual en muchos de Bogotá, asistida por operadores.

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III. DESARROLO DEL PROYECTO

DISEÑO: Con base en el lenguaje de programación VHDL, se ha realizado el diseño para el ingreso a un parqueadero de dos niveles, en cada nivel puede ingresar máximo dos vehículos utilizando una plataforma similar al del accionamiento de un ascensor.

que cuando exista la condición de ocupado y la plataforma no tenga opción de bajar. Una vez ocupados todos los espacios del parqueadero no será posible realizar la apertura de la talanquera para entrada, pero si habilitada para salida, obturando un botón que envíe la señal para realizar la apertura de salida, esta se cerrará cuando el vehículo se encuentre fuera del parqueadero a través de un sensor de salida.

Para llevar a cabo el desarrollo de este innovador proyecto se ha realizado un estudio de los diferentes estados de los espacios ocupados en el parqueadero mediante la programación en el código VHDL.

Después de haber ocupado los espacios del parqueadero al 100% llegará el momento donde este se desocupará y empezará por desocupar los lugares del primer nivel. Una vez desocupados la plataforma del segundo nivel bajará Para realizar esto se han recopilado datos de los automáticamente. parqueaderos en la ciudad de Bogotá D.C. Colombia, y evidenciando la problemática que esto Componentes electrónicos: se utiliza tarjeta FPGA conlleva se ha realizado el prototipo de un BASYS2 como elemento principal para la configuración parqueadero inteligente, en el cual se explicará cada de entradas y salidas del sistema, con el fin de garantizar uno de los elementos que lo compone para que este un funcionamiento estable se programa en VHDL la funcione de una forma eficiente se han instalado los máquina de estados. sensores de final de carrera que serán los que Tarjeta FPGA: Para programar FPGA, se utilizar un indicarán cuando los espacios del parqueadero se lenguaje de descripción hardware para el caso VHDL, encuentran ocupados por automóviles. este lenguaje está basado en texto por lo cual es

IV. FUNCIONAMIENTO.

Cuando el vehículo llega a la entrada del parqueadero es detectado por una señal de entrada, el cual acciona la talanquera para que esta se levante, obturando un botón, cuando el carro avanza y se ubica en el parqueadero la talanquera se cerrará. Posteriormente ingresará el segundo vehículo que se ubicará justamente atrás del inicialmente parqueado, cabe acotar que la forma de ingreso será exactamente igual a la del anterior vehículo, y esto aplicará para los ingresos hasta ocupar el último espacio del parqueadero, y es allí donde automáticamente la plataforma levará estos vehículos al 2 nivel, lo cual hará que los espacios de abajo queden habilitados con lugar para 2 vehículos acomodados de la misma forma que los dos anteriores, cada uno con su respectivo sensor, que indica que el campo está ocupado, pues esto hará

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necesario conocer la sintaxis y | las estructuras de programación del mismo. Siguiendo con el diseño del prototipo se debe condicionar en la estructura de VHDL las entradas y las salidas y hacer la configuración de las terminales del FPGA a las cuales deben estar conectados estos elementos de entrada y salida (para el caso serán los sensores como dispositivos de entrada y los motores como actuadores, de aquí en adelante se inicia la fase de implementación).

TARJETA BASYS2 (FPGA).

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Sensor Final de Carrera: se utiliza para detectar la posición del vehículo, en total se utilizaron 7 de estos sensores; el primero es ubicado en el primer parqueadero ubicado en la plataforma que llegará al segundo nivel, el Segundo se acciona cuando el vehículo ingresa al otro espacio de la plataforma del segundo nivel para cerrar la talanquera y activar el motor, el tercero y cuarto se activarán para cerrar la talanquera una vez se ocupen los parqueaderos del primer nivel, el quinto está ubicado en la parte superior del cubículo para detectar cuando la plataforma está arriba, el sexto está ubicado en la parte inferior del cubículo para detectar que la plataforma se encuentra abajo, y el séptimo se encuentra en la salida para realizar el cierre de la talanquera.

en cualquier posición dentro de su rango y se mantiene estable en dicha posición

Servomotor utilizado como el actuador de la talanquera implementado con la programación del PIC PUENTE H: sirve para cambiar la dirección del motor, ya que es necesario para subir y bajar la plataforma. Este se implementó con el circuito integrado L293D. En las siguientes imágenes se muestra su diagrama interno y su tabla de verdad.

Final de carrera implementado para detectar la ocupación de y activación de los actuadores según su lógica. Motor reductor: Integrado L293D implementado para cambiar la polaridad del El prototipo tiene 1 motor, para subir y bajar la motoreductor. plataforma. Se usa moto reductor de 6V y 60 RPM

Diseño de la máquina de estados: Motoreductor implementado como actuador para Continuando con el diseño inicial, se deben definir subir y bajar la plataforma. los sensores que para el caso serán las entradas al sistema y el actuador que es el motor que van a Servomotor: se utilizó para accionar la talanquera, hacer la apertura y cierre de la talanquera, subir y ya que el motor posee la característica de ubicarse bajar la plataforma, el siguiente paso es realizar una

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descripción de los estados como se muestra en la siguiente tabla. S0

entrada parqueadero

S1

parqueadero 1 ocupado

S2

parqueadero 2 ocupado

S3

parqueadero 3 ocupado

S4

parqueadero 4 ocupado

S5

Plataforma arriba

S6

Plataforma abajo

S7

Plataforma arriba

S8

salida parqueadero

V.RESULTADOS DEL PROYECTO.

Tabla de ecuaciones de transición.

A continuación se realiza el diagrama de estados Como se observa en la siguiente imagen.

Luego de esto se realiza la tabla de estados como se muestra en la figura.

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Realizado el diseño del prototipo, el desarrollo de la máquina de estados que permiten el funcionamiento del sistema y junto con la implementación de la máquina de estados con la FPGA usando lenguaje programación VHDL, se obtiene como resultado del prototipo el funcionamiento de los estados implementados en la máquina de estados mediante el lenguaje de descripción de hardware VHDL, para el reconocimiento de la posición de cada vehículo, la función de abrir y cerrar las talanqueras y subir bajar la plataforma para llevar el vehículo de un nivel al otro . El prototipo final se muestra en la siguiente imagen.

Prototipo implementado para Optimización de espacios en parqueadero automatizado con VHDL

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VI CONCLUSIONES. C. Augusto Tenorio Olivares . Después de haber realizado este diseño e implementación del prototipo de optimización de espacios en parqueadero, se concluye que es posible realizar proyectos a mayor escala. ✓ En la ejecución del proyecto se ha puesto en práctica varios de los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera. ✓ Los motoreductores son ideales cuando se requiere manejar sistemas automatizados, que manejen cierto peso de forma estable. ✓

AUTORES

A. Ernesto Ospina Hernández, Nacido de Bogotá D.C. Colombia el 02 de Junio de 1985, estudiante de Ingeniería electrónica de la Universidad ECCI, tecnólogo en Electrónica Industrial, con conocimientos en el área de seguridad Electrónica, se ha desempañado en el sector de infraestructura tecnológica.

B. Andres Suarez Nope

Nacido en Bogotá D.C. (COLOMBIA) el 25 de enero de 1974 cursa octavo semestre de Ingeniería Electrónica de la universidad Escuela Colombiana De Carreras Industriales. A nivel profesional se ha formado como tecnólogo en soporte de telecomunicaciones. Se ha desempeñado en labores de mantenimiento preventivo en el sector de telecomunicaciones y actualmente se encuentra en el sector de la telefonía fija realizando mantenimiento de la telefonía fija y soluciones de seguridad.

VII BIBLIOGRAFIA

(1) Thomas L. Floyd, Fundamentos de sistemas digitales, Ed.Prentice Hall, Séptima edición, 2000. (2) M. Morris Mano, Diseño Digital, Ed. Pearson Edición, TerceraEdición,2003. (3) Funcionamiento sensor final de carrera10/11/2015. (Online) Available.

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Nacido en Bogotá D.C. (COLOMBIA) el 15 de abril de 1989 cursa octavo semestre de Ingeniería Electrónica de la universidad Escuela Colombiana De Carreras Industriales. A nivel profesional se a formado como tecnólogo en soporte de telecomunicaciones. Se ha desempeñado en labores de mantenimiento preventivo en el sector de alimentos y actualmente se encuentra en el sector de la telefonía móvil realizando mantenimiento de la telefonía celular.

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