MONITOR DE TEMPERATURA PERMANENTE GRUPO: MAJIE-11 Matheo López Pachon-234619-16 Juan David Tole lozano-234646-34 Edwin Leonardo Perez Cantor-153192-23 Ivan Mejia-223603 Andres Buitrago Lamy-234603-03 ESTACION: I JAIME VILLALOBOS UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO BOGOTÁ D.C. 2012 MONITOR DE TEMPERATURA PERMANENTE Objetivos Generales. Desarrollar un sistema de monitoreo de temperatura que brinde datos que puedan ser procesados, guardados y analizados. Analizar los datos obtenidos usando técnicas de análisis estadístico, buscando sacar el máximo provecho a los datos obtenidos. Monitorear más variables además de la temperatura (como humedad, luz en el ambiente, pH de la lluvia, ruido en el medio, etc.), en base a la experiencia adquirida al tomar y manipular los datos del monitor de temperatura. Poder crear una red de monitoreo de temperatura y otras variables en Bogotá. Para este fin es indispensable trabajar con un gran grupo de personas interesadas en el proyecto. Objetivos específicos Aprender a utilizar diferentes herramientas de software y hardware que son de gran utilidad en el desarrollo de proyectos de este tipo. Diseñar y optimizar los procesos que se deben hacer para darle “vida” a este proyecto, buscando herramientas que serán indispensables en la futura vida profesional. Usar los resultados y la experiencia adquirida en este proyecto, para la posterior aplicación del sensor de temperatura. 1. MATERIALES UTLIZADOS: Arduino Arduino es una plataforma de electrónica abierta para la creación de prototipos basada en software y hardware flexibles y fáciles de usar. Se creó para artistas, diseñadores, aficionados y cualquiera interesado en crear entornos u objetos interactivos. Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada de toda una gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea controlando luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino(basasdo en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un ordenador, si bien tienen la posibilidad de hacerlo y comunicar con diferentes tipos de software (p.ej. Flash, Processing, MaxMSP). El Arduino Uno es una placa basada en el microcontrolador ATMega328. Cuenta con 14 pines entradas/salidas digitales(de los cuales 6 pueden ser utilizados como salidas PWM), 6 entradas analógicas, un oscilador de cristal de 16 MHz, una conexión USB, un conector de alimentación, conector ICSP y un botón de reinicio. Contiene todo lo necesario para apoyar el microcontrolador, simplemente se conecta a un computador con un cable USB o a un adaptador AC a DC o a una batería. El Uno se diferencia de todas las versiones anteriores, ya que no utiliza el chip FTDI USB/serie como controlador. En su lugar, cuenta con la Atmega8U2 programado como un convertidor de USB a serie. Este permite velocidades de transferencia más rápidas, no necesita drivers para Linux o Mac (inf para Windows es necesario), y la capacidad de convertir al Uno en un teclado, ratón, joystick, etc Características: 1. Microcontrolador ATMega328 2. Funcionamiento 5V 3. Voltaje Entrada de voltaje (recomendado) 7-12V 4. Límites de voltaje 6-20V 5. Digital I / O Pins 14 (de los cuales 6 proporcionar una salida PWM) 6. 6 pines de entrada analógica DC 7. Corriente de pines I / O 40 mA 8. Memoria Flash de 32 KB (ATMega328) de los cuales 0,5 KB utilizado por el gestor de arranque. 9. SRAM 2KB (ATMega328) 10. EEPROM 1KB (ATMega328) 11. Velocidad del reloj de 16 MHz CIRCUITO El circuito que se implementará utilizará una tarjeta de desarrollo Arduino Uno que contiene lo necesario para lograr una adquisición de datos de temperatura. El esquema del circuito a utilizar es el siguiente: Básicamente el circuito se forma al conectar un sensor de temperatura LM35 como se ve en la figura. La conexión al computador se realiza por medio de un cable USB que se conecta entre el puerto de comunicación del Arduino y cualquiera de los puertos USB del PC. Sensor de temperatura LM35 El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC y un rango que abarca desde -55º a +150ºC. El sensor se presenta en diferentes encapsulados pero el mas común es el to-92 de igual forma que un típico transistor con 3 patas, dos de ellas para alimentarlo y la tercera nos entrega un valor de tensión proporcional a la temperatura medida por el dispositivo. Con el LM35 sobre la mesa las patillas hacia nosotros y las letras del encapsulado hacia arriba tenemos que de izquierda a derecha los pines son: VCC - Vout - GND. La salida es lineal y equivale a 10mV/ºC por lo tanto: +1500mV = 150ºC +250mV = 25ºC -550mV = -55ºC Funcionamiento: Para hacernos un termómetro lo único que necesitamos es un voltímetro bien calibrado y en la escala correcta para que nos muestre el voltaje equivalente a temperatura. El LM35 funciona en el rango de alimentación comprendido entre 4 y 30 voltios. Podemos conectarlo a un conversor Analógico/Digital y tratar la medida digitalmente, almacenarla o procesarla con un microcontrolador o similar. Usos: El sensor de temperatura puede usarse para compensar un dispositivo de medida sensible a la temperatura ambiente, refrigerar partes delicadas del robot o bien para testear temperaturas en el transcurso de un trayecto de exploración. 2. DIAGRAMA DE FLUJO 3. 4. SENSOR LM35 5. ARDUINO UNO Código Arduino COMPUTADOR LM31 Código Visual Basic INTERNET BASE DE DATOS Almacenamiento y organización de datos. EXCEL Se utilizó un sensor LM35 conectado a una tarjeta Arduino Uno en la entrada análoga, a tierra y a una alimentación de voltaje de 5 V. El Arduino se conectó al computador a través de un puerto serial USB, y por medio de un código fue posible transmitir los datos de la tarjeta al computador; dicho código al reconocer un carácter ASCII que en este caso es “D”, lee un dato de potencial y determina el tiempo/fecha en el que éste es leído. Este proceso es controlado por la tarjeta que envía el dato, y se realiza según la programación dada a la base de datos, que proporciona la periodicidad del evento y funciona bajo unos parámetros ya establecidos. Posteriormente y por medio de un Macro de office, se almacenará la información en una base de datos de Excel. Los macros se encargan de: Verificar que la tarjeta esté conectada para poder iniciar con las instrucciones, en seguida identificar el puerto serial el cual es proporcionado por el usuario y depende de la entrada USB utilizada, y al hacerlo, leer exclusivamente los datos ubicados en éste, de otra forma leería datos de otro dispositivo si está disponible o ninguno si no lo está. Determinar el intervalo de tiempo en segundos al cual se va a medir (esto es definido por el usuario); la idea es especificar un intervalo de tiempo adecuado para que la consignación de la información en la base de datos sea de fácil lectura, y que al tiempo proporcione un valor representativo para los análisis. Realizar la conversión de los datos de potencial (mV) y tiempo, a temperatura; para que esto sea posible la conversión corresponde a 10mV= 1° C con un desfase de 2 unidades. Dar un formato adecuado de fecha/hora; los datos recolectados no tienen un formato definido y éste los organiza para hacer más fácil el almacenamiento, así mismo los valores obtenidos de temperatura se manejan en unidades decimales en grados Celsius. Leer los datos y almacenarlos de forma organizada en la base de datos de Excel, recolectándolos en una lista y personalizando la presentación de los mismos; al leerlos los almacena como valores decimales y el formato de tiempo es “hh:mm:ss”. Realizar una gráfica XY de dispersión continua de grados °C vs tiempo en duración real de los datos obtenidos. La grafica se actualiza cada vez que se almacena un dato nuevo, almacena un máximo de 32.000 filas. 7. SOFTWARE EXCEL Para transmitir los datos del sistema Arduino Lm35 a una base de datos local utilizamos Microsoft Excel y la programación mediante Visual Basic para crear los Macros que realicen de manera autónoma y dinámica la interpretación de la temperatura sensada por el sistema electrónico anteriormente mencionado mediante datos exactos en donde se establezca la relación entre temperatura, fecha y hora así como también mostrar un gráfico en tiempo real de estas variables. A continuación se muestra una imagen con algunos datos tomados con este sistema: IMPLEMENTACION DEL PROYECTO El monitor de temperatura permanente va ser donado al Colegio CAFAM ubicado en la carrera 68 con calle 64, con coordenadas GPS Latitud 4º40’13.99”(N), Longitud 74º5’39.35” (O). El objetivo es involucrarnos en un proyecto de investigación y así mismo donándolo al colegio asegurar su permanencia y constante monitoreo. REFERENCIAS 1. http://www.actionbioscience.org/esp/ambiente/voogt.html 2. http://www.drcalderonlabs.com/Metodos/Analisis_De_Aguas/Determinacion_del_pH.htm 3. http://www.institutodeestudiosurbanos.com/endatos/0100/0110/0116-clima/index.htm 4. http://www.arduino.cc/es/ 5. http://www.x-robotics.com/sensores.htm 6. http://maps.google.com/