Informe Proyecto. - Conductimetro para laboratorio

Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Avellaneda
Conductímetro Digital
Proyecto Final – Ing. Electrónica
2012
INDICE
INTRODUCCION.................................................................................................................................. 4
DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO .............................................................................................. 4
INTEGRANTES .................................................................................................................................... 4
DESCRIPCION DETALLADA DEL PROYECTO .......................................................................................... 5
INTRODUCCION TEORICA ................................................................................................................ 5
UNIDADES COMUNES DE CONDUCTIVIDAD................................................................................................. 5
TABLA DE VALORES TIPICOS DE CONDUCTIVIDAD ....................................................................................... 6
APLICACIONES DE LA MEDICION DE CONDUCTIVIDAD ................................................................................. 6
DIAGRAMA EN BLOQUES GENERAL ................................................................................................. 7
METODO DE MEDICION UTILIZADO ................................................................................................. 7
CIRCUITO DE MEDICION / ADQUISICION ..................................................................................................... 8
MEMORIA DE CALCULO / CONDICIONES DE DISEÑO GENERALES ..................................................... 9
MODULO OSCILADOR.................................................................................................................... 11
ETAPA OSCILADOR PUENTE DE WIEN........................................................................................................ 11
CIRCUITO PUENTE DE WIEN + CONTROL AUTOMATICO DE GANANCIA .................................................. 12
ETAPA PRE-AMPLIFICADORA .................................................................................................................... 12
CIRCUITO PRE-AMPLIFICADOR.............................................................................................................. 12
ETAPA DE POTENCIA ................................................................................................................................ 13
CIRCUITO AMPLIFICADOR DE AUDIO DE POTENCIA ............................................................................... 13
MODULO DE FUENTE DE ALIMENTACION ...................................................................................... 14
CIRCUITO ................................................................................................................................................. 14
MODULO ACONDICIONADOR DE SEÑAL ........................................................................................ 15
ETAPA AMPLIFICADOR DIFERENCIAL ......................................................................................................... 15
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL ............................................................................................................... 15
ETAPA AMPLIFICADOR DE GANANCIA CONTROLADA................................................................................. 16
AMPLIFICADOR DE GANANCIA CONTROLADA ....................................................................................... 16
ETAPA DETECTOR DE PICO........................................................................................................................ 16
DETECTOR DE PICO .............................................................................................................................. 16
MODULO DE CONTROL.................................................................................................................. 17
MICROCONTROLADOR ............................................................................................................................. 18
LECTURA DE SEÑALES............................................................................................................................... 18
LOGICA DE SELECCIÓN DE ESCALA ............................................................................................................ 19
BLOQUE DE ACTIVACION DE RELE......................................................................................................... 20
VISUALIZACION ........................................................................................................................................ 21
ELECCION DEL LCD ............................................................................................................................... 21
PANTALLA DE FONDO .......................................................................................................................... 22
LISTADO DE COMPONENTES Y PRECIOS ............................................................................................ 22
MODULO ACONDICIONADOR DE SEÑAL ........................................................................................ 22
MODULO DE CONTROL.................................................................................................................. 23
MODULO FUENTES DE ALIMENTACION.......................................................................................... 23
MODULO OSCILADOR.................................................................................................................... 24
ACCESORIOS ................................................................................................................................. 24
HOJA DE DATOS................................................................................................................................ 25
PLANOS ELECTRICOS DEL CONDUCTIMETRO..................................................................................... 25
METODOS DE AJUSTE Y CONTROL..................................................................................................... 25
CONTROL Y CALIBRACION DE MODULOS INDIVIDUALES................................................................. 25
PLACA DEL MÓDULO ACONDICIONADOR DE SEÑAL (A1) ........................................................................... 25
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EQUIPOS Y ELEMENTOS NECESARIOS ................................................................................................... 25
AJUSTE DE CANAL 1 (TENSION)............................................................................................................. 25
AJUSTE DE CANAL 2 (CORRIENTE) ......................................................................................................... 25
PLACA DEL modulo OSCILADOR (A2) ......................................................................................................... 26
EQUIPOS Y ELEMENTOS NECESARIOS ................................................................................................... 26
AJUSTES OSCILADOR PUENTE DE WIEN................................................................................................. 26
PLACA DEL MODULO FUENTE DE ALIMENTACIÓN (A3) .............................................................................. 26
EQUIPOS Y ELEMENTOS NECESARIOS ................................................................................................... 26
AJUSTE Y CONTROL DE FUENTE ±12 VDC .............................................................................................. 26
AJUSTE Y CONTROL DE FUENTE +5 VDC ................................................................................................ 26
PLACA DEL MODULO DE CONTROL (A4): .................................................................................................. 27
EQUIPOS Y ELEMENTOS NECESARIOS ................................................................................................... 27
AJUSTES............................................................................................................................................... 27
CONTROL Y CALIBRACIÓN INTEGRAL DEL CONDUCTIMETRO: ......................................................... 27
EQUIPOS Y ELEMENTOS NECESARIOS........................................................................................................ 27
INGRESO A MODO CALIBRACION .............................................................................................................. 27
CALIBRACION DE CONDUCTIVIDAD Y TEMPERATURA............................................................................ 28
METODOS DE FABRICACION Y MANTENIMIENTO ............................................................................. 29
FABRICACION ................................................................................................................................ 29
MANTENIMIENTO ......................................................................................................................... 30
METODOS DE PRUEBA ...................................................................................................................... 30
MEDICIÓN DE LA FRECUENCIA Y AMPLITUD DEL OSCILADOR ......................................................... 30
MEDICIÓN DE LOS TRES RANGOS PRINCIPALES DE CONDUCTIVIDAD .............................................. 31
MEDICIÓN DE TEMPERATURA ....................................................................................................... 31
CHEQUEO DEL DISPLAY ................................................................................................................. 31
MANUAL DE USUARIO ...................................................................................................................... 31
ESTUDIO DE GARANTIAS .................................................................................................................. 32
ESTUDIO DE LA CONFIABILIDAD DEL CIRCUITO .............................................................................. 32
TABLA DE REGIMEN DE FALLAS................................................................................................................. 32
CALCULO DE CONFIABILIDAD.................................................................................................................... 33
GARANTIAS .............................................................................................................................................. 34
LEGISLACION .................................................................................................................................... 35
ASPECTOS TECNICOS-ECONOMICOS ................................................................................................. 36
CONSIDERANCION DE LA CELDA DE MEDICION .............................................................................. 36
CONSIDERANCION DEL DISPLAY GRAFICO ...................................................................................... 36
COMERCIALIZACION......................................................................................................................... 37
ESTUDIO DE MERCADO ................................................................................................................. 37
POSIBLES COMPRADORES ........................................................................................................................ 37
COMPETENCIA ......................................................................................................................................... 37
TABLA COMPARATIVA .......................................................................................................................... 38
VENTAJAS COMPETITIVAS ........................................................................................................................ 39
DESVENTAJAS COMPETITIVAS .................................................................................................................. 39
ESTUDIO DE COSTOS ................................................................................................................................ 39
COSTOS PARA LA FABRICACION DE UNA UNIDAD ................................................................................. 39
COSTOS VARIABLES.......................................................................................................................... 39
COSTOS FIJOS .................................................................................................................................. 40
COSTOS TOTALES Y POR UNIDAD ..................................................................................................... 40
INVERSION INICIAL........................................................................................................................... 40
ESTRATEGIA DE VENTA ............................................................................................................................. 41
INGRESO AL MERCADO ........................................................................................................................ 41
ESTRATEGIA DE COMERCIALIZACIÓN .................................................................................................... 41
PROGRAMACION ASSEMBLER 8051......................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HOJAS DE DATOS .......................................................................................................................... 48
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INTRODUCCION
Interesados en medir la conductividad eléctrica de soluciones acuosas, surge el propósito de este
proyecto. El mismo se basa en el diseño y confección de un instrumento de medición orientado al
campo de la metrología en laboratorios, para así proporcionar lecturas automáticas de la conductividad
eléctrica, junto con la temperatura, de una solución bajo ensayo.
Principalmente el equipo constará de dos bloques bien diferenciados. En primer lugar se dispone de una
celda de medición que permite la captura y el posterior acondicionamiento de una señal proporcional a
la conductividad del fluido.
Por otro lado se contara con una etapa de control automático del instrumento y de presentación de los
resultados
DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO
El objetivo de este proyecto es construir un conductímetro digital automático, capaz de medir distintos
rangos de conductividad en cualquier solución, por lo que resulta ideal para amplias aplicaciones en
laboratorio.
La característica de rango múltiple y automático es de suma importancia y propone una ventaja
competitiva frente a otros equipos del mercado, cuyos rangos de medición están acotados y no son
automáticos.
Por otra parte, este equipo busca diferenciarse de los presentes en el mercado actual, al incorporar la
medición de temperatura de la solución, para así proveer una corrección adecuada en la medición de
conductividad.
El proyecto no depende ni es parte de ningún otro proyecto, se utilizará tecnología existente, buscando
en lo posible una optimización en costos, de manera de brindar una muy buena confiabilidad en la
medición.
INTEGRANTES
 Rey, Pablo
 Rivera, Leandro
 Terradillos, Ezequiel
PAGINA WEB
http://conductimetro.atwebpages.com
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DESCRIPCION DETALLADA DEL PROYECTO
A continuación se detallarán y explicarán exhaustivamente cada una de las etapas fundamentales que
conforman el conductimetro digital, junto con el criterio para su diseño. Además se proveerá de una
introducción teórica referente a la conductividad eléctrica.
INTRODUCCION TEORICA
En general, el flujo de electricidad a través de un conductor es debido a un transporte de electrones.
Según la forma de llevarse a cabo este transporte, los conductores eléctricos pueden ser de dos tipos:
conductores metálicos o electrónicos y conductores iónicos o electrolíticos. A este segundo tipo
pertenecen las disoluciones acuosas. En ellas la conducción de electricidad al aplicar un campo eléctrico
se debe al movimiento de los iones en disolución, los cuales transfieren los electrones a la superficie de
los electrodos para completar el paso de corriente.
La conductividad eléctrica (CE) de una disolución puede definirse como la capacidad para transportar la
corriente eléctrica, y dependerá, además del voltaje aplicado, del tipo, número, carga y movilidad de los
iones presentes y de la viscosidad del medio en el que éstos han de moverse. En disoluciones acuosas, y
puesto que su viscosidad disminuye con la temperatura, la facilidad de transporte iónico o
conductividad aumentará a medida que se eleva la temperatura. En la mayoría de las soluciones
acuosas, entre mayor sea la cantidad de sales disueltas, mayor será la conductividad.
Según la ley de Ohm, cuando se mantiene una diferencia de potencial (E), entre dos puntos de un
conductor, por éste circula una corriente eléctrica directamente proporcional al voltaje aplicado (E) e
inversamente proporcional a la resistencia del conductor (R). I = E/R
En disoluciones acuosas, la resistencia es directamente proporcional a la distancia entre electrodos (l) e
inversamente proporcional a su área (A): R =r·l/A.
Donde r se denomina resistividad específica, con unidades W·cm, siendo su inversa (1/r), la llamada
conductividad específica (k), con unidades W-1·cm-1 o mho/cm (mho, viene de ohm, unidad de
resistencia, escrito al revés).
UNIDADES COMUNES DE CONDUCTIVIDAD
En el sistema internacional de unidades, la unidad de conductividad eléctrica es el siemens (S),
equivalente a mho; y para trabajar con números más manejables se emplean submúltiplos, como por
ejemplo el micro Siemens por centímetro, normalmente abreviado como µS/cm.
Un µS/cm en conductividad eléctrica equivale a 10.000 Ohm x m, en términos de resistividad. Otra
unidad frecuente, especialmente en aguas salobres, es el mS/m.
1 mS/m = 10 µS/cm = 1.000 Ohm x m.
En síntesis, y desde el punto de vista físico, un µS/cm es una medida de la mayor o menor facilidad con
que una corriente eléctrica puede pasar a través de un material de forma cúbica, de un centímetro de
arista.
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TABLA DE VALORES TIPICOS DE CONDUCTIVIDAD
APLICACIONES DE LA MEDICION DE CONDUCTIVIDAD
Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conductométricas y
tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:
 En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran
medida de ella.
 En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sales de varias soluciones
durante la evaporación del agua.
 En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por
mediciones de la conductividad.
 Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar
concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.
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DIAGRAMA EN BLOQUES GENERAL
METODO DE MEDICION U TILIZADO
Para abarcar el diseño del conductímetro digital, en un principio se definió el método de medición de la
conductividad a utilizar.
Un equipo para la medición de la conductividad eléctrica en muestras de agua es un equipo que consta
de un “sensor” o par de placas metálicas y de una parte electrónica desde donde se envía una señal
eléctrica hacia las placas durante cada medición, denominado Conductímetro.
Los conductímetros miden la “resistencia” de una solución (sistema acuoso) al paso de una corriente
eléctrica y convierten estos valores en unidades inversas de "conductividad eléctrica".
La conductividad eléctrica es el recíproco de la resistencia en ohm, medida entre las caras opuestas de
un cubo de 1.0 cm de una solución acuosa a una temperatura especificada. Esta solución se comporta
como un conductor eléctrico donde se pueden aplicar las leyes físicas de la resistencia eléctrica.
En la práctica no se mide la conductividad entre electrodos de 1 cm3 sino con electrodos de diferente
tamaño, rectangulares o cilíndricos, por lo que al hacer la medición, en lugar de la conductividad, se
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mide la conductancia, la cual al ser multiplicada por una constante ( k ) de cada celda en particular, se
transforma en la conductividad en S/cm. Conductividad = Conductancia de la muestra * k
k: Constante de la celda
k = d/A
d: distancia de la separación de los electrodos
A: Área de los electrodos
Así, un electrodo de 1 cm de separación y con área de 1 cm, tendrá una k = 1. Para nuestro
conductímetro decidimos utilizar un circuito serie del tipo amperométrico, con una celda de medición
con constante K=1, como se indica en la figura siguiente:
CIRCUITO DE MEDICION / ADQUISICION
El circuito básico consiste en lo siguiente:

Oscilador Puente de Wien (2,5Vpp / 10KHz)

Resistencia Auxiliar (Rs)

Celda de Medición LE 44 con k = 1 (Ver Anexo)
Lo que se busca es medir la caída de tensión en ambas resistencias, tanto en Rs (resistencia auxiliar)
como en Rx (Resistencia producto del líquido que circula a través de la sonda de medición). Por medio
de la medición de caída de tensión en la resistencia auxiliar, y conociendo de ante mano el valor exacto
de la misma, se obtiene indirectamente la corriente que circula a través del circuito (I x).
Por otro lado, al contar con la medición de la caída de tensión sobre la sonda de medición (Vx), se
procede a realizar el cociente entre esta tensión y la corriente obtenida anteriormente, una vez
digitalizados. El resultado de dicha relación es la conductividad del líquido bajo ensayo. Es decir:
8
𝑪=
𝑰𝒙
𝑽𝒙
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MEMORIA DE CALCULO / CONDICIONES DE DISEÑO GENERALES
El Conductimetro de Laboratorio es un equipo que permite medir la conductividad de una disolución a
través de un circuito serie. Básicamente el instrumento se comporta como un óhmetro, donde la
resistencia a medir es la propia del líquido.
Por un lado tenemos la fuente de energía que proporciona la corriente de la malla, y por otro lado dos
resistencias, una de valor conocido (resistencia shunt R1) y otra la resistencia incógnita Rx.
Para cerrar el circuito, se utiliza la sonda (celda de medición) que se sumerge en el líquido, permitiendo
“transformar” la conductividad de la disolución en una resistencia eléctrica Rx para nuestro modelo.
Como se explicó anteriormente, la idea es medir la tensión aplicada en ambas resistencias, y por un
cálculo indirecto, hallar el valor de la corriente de dicha malla. Teniendo el valor de tensión en Rx, y la
corriente que circula por la malla, podemos obtener el valor de resistencia que presenta la disolución.
Como la conductividad se expresa en siemens, se calcula la inversa de dicha resistencia obteniendo la
conductancia de la disolución.
Debido a que la constante k de la sonda es igual a 1 (uno), podemos igualar el valor de la conductancia al
valor de la conductividad incógnita, siendo este valor el que presente el equipo en su pantalla como
resultado de la medición.
Respecto a la fuente de energía, esta no puede ser de tensión continua porque produciría electrolisis en
la disolución, y la idea es medir sin producir alteraciones en el mesurando. Para solucionar este
inconveniente, se utiliza una fuente de energía alternada, es decir, de amplitud variable periódicamente.
No solo es importante que sea de amplitud alternada, sino también de frecuencia elevada, no
permitiendo de esta manera transitorios lentos de nivel cuasi-constante.
En este equipo, se proyectó trabajar con una fuente de energía senoidal de 10KHz de frecuencia,
utilizando como modelo más adecuado el oscilador en configuración Puente de Wien.
Las especificaciones de medición de conductividad indican que las condiciones óptimas de medición se
dan a 10KHz, por lo explicado anteriormente, es por eso que se integra en el equipo un oscilador de
10KHz y 2.5Vp controlado en un lazo de realimentación negativo para asegurar estabilidad en amplitud
de salida (AGC).
Integra también una etapa de potencia de modo de no introducir variaciones de tensión al cambiar la
carga. Este oscilador tiene la particularidad también de ajustar la amplitud en la entrada de la etapa de
potencia, que permite no saturarla y tener un control de la potencia de salida.
La etapa de potencia está conformada básicamente por un circuito integrado (TDA2030H), que tiene la
capacidad de suministrar alta corriente en el caso de mayor exigencia, que es cuando medimos en la
escala de mayor conductividad. En esta situación, la resistencia total de la rama analógica de entrada
principal no excede los 12 ohm.
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Partiendo de un circuito de medición serie, como se indica en la figura siguiente, y adaptando los niveles
de tensión dentro de un rango que en adelante llamaremos rango de seguridad, podemos realizar una
medición directa de tensión y una medición indirecta de corriente.
De esa manera logramos resolver la malla detectando la conductividad del elemento incógnita.
El rango de seguridad es aquel que nos permitirá medir valores por encima del piso de ruido y por
debajo de los niveles de saturación de las etapas de medición y acondicionamiento, en especial del
conversor AD.
Para poder determinar los valores de tensión y corriente dentro del rango de seguridad, será necesario
en oportunidades amplificar la señal de entrada y en otras ocasiones atenuarla. Por ello se cuenta con
una serie de amplificadores de ganancia variable, que será controlada por un procesador, conformando
así las escalas de medición.
La medición indirecta de corriente se realiza mediante un shunt, resistencia de alta precisión. Se
realizara una medición de tensión diferencial sobre esta resistencia la que, mediante un cálculo en el
procesador que incluye el valor de la misma, se obtendrá la corriente de la malla.
Existen condiciones de muy baja conductividad donde este shunt será inadecuado, debido a que la
tensión en la malla será totalmente desbalanceada, provocando que la relación señal/ruido sea
pequeña. Por este motivo dicha resistencia deberá ser intercambiable automáticamente por la lógica de
control del equipo.
De esta manera, se cuenta con 3 escalas principales de medición, conformadas por 3 resistencias shunts
“R1” de valores conocidos y bien definidos, de manera de abarcar el rango máximo de medición de
conductividad del equipo.
En lo que refiere a la medición diferencial de tensión, se utiliza un amplificador en configuración
diferencial para medición puente. La ventaja de este circuito es que las ramas que conforman la entrada
diferencial, ambas entran a los conectores no-inversor de dos operacionales, teniendo como ventaja
una alta impedancia independiente en cada rama, que en definitiva juega un papel muy importante en
el método de medición, ya que no carga a la etapa analógica de entrada principal.
Por último se eligió utilizar una pantalla LCD de 128x64 pixeles para la visualización de la conductividad
resultante.
En la sección siguiente se proveerá información detallada de los circuitos elegidos y diseñados para
conformar cada una de las etapas del Conductímetro Digital.
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MODULO OSCILADOR
El diagrama en bloques del Módulo Oscilador consiste en lo siguiente:
El módulo oscilador, como puede apreciarse en la figura anterior, consta de tres etapas bien
diferenciadas:
 Oscilador Puente de Wien a 10Khz con Control Automático de Ganancia
 Preamplificador
 Amplificador de Audio
ETAPA OSCILADOR PUENTE DE WIEN
Las premisas para el diseño del Oscilador fueron, por un lado, que se precisa de una señal alterna de
frecuencia de 10Khz, la cual se ubica dentro de la banda de audio.
Y por otro lado, debido a la precisión requerida en para la medición del equipo, es fundamental que la
fuente de señal sea de la menor distorsión posible, dado que a partir de esta señal de 10Khz, luego de
ser rectificada, se obtendrá un valor de continua, el cual deberá corresponder con la mayor exactitud
posible a la señal de 10Khz.
Por lo cual se optó por utilizar y oscilador en configuración Puente de Wien, el cual cumple con esas
características.
Por otro lado, debido a que este circuito es el encargado de suministrar con señal a la malla de
medición, es de suma importancia garantizar que posea amplitud constante, y que pueda seguir
oscilando frente a distintas condiciones de temperatura.
Razón por la cual, se hizo necesario incorporarle al circuito un control automático de ganancia (AGC).
A continuación se presenta el circuito del oscilador puente de Wien, junto con su correspondiente
control automático de ganancia.
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CIRCUITO PUENTE DE WIEN + CONTROL AUTOMATICO DE GANANCIA
ETAPA PRE-AMPLIFICADORA
Luego, a continuación del oscilador, se cuenta con una etapa pre-amplificadora encargada de poder
proveer al oscilador la capacidad de trabajar bajo distintas condiciones de carga, sin que tenga que
perder su condición de oscilación. Además este preamplificador, debe contar con la posibilidad de variar
su ganancia, con el fin de otorgar un ajuste del nivel de amplitud a la salida del módulo.
El circuito elegido fue un amplificador en configuración Inversor, a continuación de un amplificador
separador, necesario para que no cargue al circuito oscilador. Se observa en la figura siguiente:
CIRCUITO PRE-AMPLIFICADOR
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ETAPA DE POTENCIA
Por último, el módulo Oscilador incorpora un amplificador de audio, constituido por el integrado
TDA2030. Su función es la de proveer al módulo la capacidad de entregar potencia para condiciones de
carga muy bajas, como lo es en el caso de la medición de valores de muy baja conductividad (Mayor a
100mS).
Esta etapa completa el Módulo Oscilador, diseñada finalmente para entregar un nivel de salida regulado
de 2.5Vp con una frecuencia de salida de 10Khz. Siendo versátil para condiciones de carga extremas,
corto-circuito (alta conductividad) hasta circuito abierto (baja conductividad).
CIRCUITO AMPLIFICADOR DE AUDIO DE POTENCIA
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MODULO DE FUENTE DE ALIMENTACION
Se eligió trabajar en un rango medio de tensión estandarizada de ±12Vdc para la etapa analógica de
medición de tensión, oscilador y etapa de potencia.
Para la alimentación del microcontrolador se utiliza una fuente de poder de +5Vdc, la que luego será
regulada a 3.3Vdc por medio de un Circuito Integrado SMD.
Se estimó un consumo de corriente de línea no superior a 1.5 Amperes. Teniendo en cuenta que dicha
corriente es la situación de máxima exigencia y se da cuando la conductividad es elevada (dentro del
rango del equipo), se sobredimensiono la fuente de alimentación para trabajar en regímenes normales.
Para la fabricación de la Fuente de Alimentación, se utilizó un transformador de 220Vac en primario a
±12Vac en secundario, con una capacidad de corriente de 2 Amperes.
Para rectificar la tensión se utilizó un puente de 2 Amperes de la línea 1N414X y para la regulación se
utilizaron los circuitos integrados de la línea LM78XX y LM79XX.
CIRCUITO
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MODULO ACONDICIONADOR DE SEÑAL
El diagrama en bloques del Módulo Acondicionador de Señal consiste en lo siguiente:
El módulo acondicionador de señal, como puede apreciarse en la figura anterior, puede considerarse
que está compuesto de tres etapas bien diferenciadas:
 Amplificador Diferencial
 Amplificador de Ganancia Controlada
 Detector de Pico
Estas etapas, están duplicadas, para obtener el circuito de muestreo y acondicionamiento de señal para
las dos entradas, Tensión (Medición sobre la Sonda) y Corriente (Medición sobre la Resistencia Auxiliar).
ETAPA AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
El circuito de medición serie es alimentado por medio del Módulo Oscilador, lo que resultará en que se
produzcan dos caídas de tensión, una sobre la sonda y la otra sobre la resistencia auxiliar. Estas dos
señales, alternas de 10Khz, deberán ser captadas y amplificadas. La etapa del amplificador diferencial es
la encargada de esta tarea. Por ende, se amplificaran las señales provenientes tanto de la sonda
(medición de tensión), como de la resistencia auxiliar (medición de corriente), que componen el circuito
básico de medición serie. El amplificador diferencial posee una ganancia igual a 2.
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
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ETAPA AMPLIFICADOR DE GANANCIA CONTROLADA
A continuación del Amplificador Diferencial, una vez que se captó la señal, se encuentra la etapa
amplificadora principal. Esta etapa consta de un amplificador en configuración inversor, cuya ganancia
será variable, dependiendo de una lógica de control que conmutará la resistencia de ganancia de escala
correspondiente. La conexión con estas resistencias conocidas de ganancia de escala proviene del
Módulo de Control.
Esto tiene como intención adecuar el nivel de la señal de entrada dentro del rango de seguridad, para
que en la etapa posterior pueda ser rectificada.
AMPLIFICADOR DE GANANCIA CONTROLADA
ETAPA DETECTOR DE PICO
Una vez que la señal ya posee el nivel de amplitud adecuado, gracias a la etapa del amplificador de
ganancia controlada, se procede a rectificarla para lograr a la salida del módulo una tensión contínua,
que posteriormente ingresará al micro-controlador del módulo de control, para que pueda ser
convertida digitalmente. Esta etapa posee una ganancia de ½. Esta etapa esta integrada por un
Potenciómetro RV1 cuya función es igualar el nivel de los picos de la señal rectificada, método que se
detallará en la Sección Calibración.
DETECTOR DE PICO
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MODULO DE CONTROL
El diagrama en bloques del Módulo de Control consiste en lo siguiente:
RELES
Decadas
Resistencias de Escala
Auxiliares
MODULO
OSCILADOR
Electrodos
~
Sensado de
Corriente
(A Entrada Canal
Corriente)
Comando Reles
Señal Corriente
(Vdc 0~3,3v)
MODULO
ACONDICIONADOR
Sensado de
Tensión
(A Entrada Canal
Tensión)
LIQUIDO BAJO
ENSAYO
Señal Tensión
(Vdc 0~3,3v)
Comando Reles
MICROCONTROLADOR
µC
(A Etapa Amp
Inversor (Tensión) Módulo de
Acondicionamiento)
RELES
LCD
128X64
Resistencias de Ganancia
(A Etapa Amp
Inversor (Corriente)
- Módulo de
Acondicionamiento)
RELES
Sensor
Temperatura
Resistencias de Ganancia
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Externo al Módulo
Perteneciiente al Módulo
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El módulo de control, como puede apreciarse en la figura anterior, contempla las siguientes funciones:
 Lectura de las Señales de Tensión y Corriente provenientes del Módulo
Acondicionador
 Lectura de Variable Temperatura
 Conmutación de Resistencias de Escala por medio de Relés
 Conmutación de Resistencias de Ganancia por medio de Relés
 Cálculos Generales
 Visualización de la Variables de la Medición
A continuación se presentarán las etapas principales que conforman el módulo de control, explicando
detalladamente la función de cada una de ellas, y de los elementos que las integran.
MICROCONTROLADOR
El microcontrolador elegido para ser el encargado de controlar la lógica del módulo de control fue el
MC9S08GT32 de la familia Freescale, cuyas características principales, las cuales se tomaron como base
para la elección son las siguientes:
 32k Flash
 3,3v de Operación
 Conversor AD de 10 bits
 36 Entradas y Salidas
 Timer de 16bits
 Programación In Circuit
En cuanto a la programación del mismo, la mayor parte se ha efectuado en lenguaje C y lo referente al
control de la Pantalla Gráfica se ha optado por realizarlo en lenguaje assembler.
Podemos dividir la programación en tres partes fundamentales:



Lectura de Variables
Lógica de Comando de Relés para selección del AutoRango
Interfaz con LCD
LECTURA DE SEÑALES
En primera instancia el módulo de control debe leer las señales provenientes del Módulo
Acondicionador, es decir las señales de Tensión y Corriente ya rectificadas y filtradas, y acondicionadas a
un nivel máximo de tensión de 3.3v, dado que esta es la tensión de trabajo máxima del
microcontrolador.
Por otro lado, para medir la temperatura, se hace uso del sensor de temperatura (Pt100) integrado
dentro de la celda de medición de conductividad. Que posteriormente, por medio de un circuito
asociado se acondiciona la señal para que pueda ser muestrada por el conversor analógico-digital.
Por medio del conversor analógico-digital de 10 bits y 8 canales, integrado dentro del microcontrolador,
se convierten a digital las tres señales que nos interesan: Tensión, Corriente y Temperatura.
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LOGICA DE SELECCIÓN DE ESCALA
Como se explicó anteriormente en la Sección Memoria de Cálculo, en el método de medición existen
condiciones de muy baja conductividad donde se hace necesario conmutan la resistencias de escala
auxiliar y las resistencias de ganancia auxiliar, debido a que la tensión en la malla estará totalmente
desbalanceada, provocando que la relación señal/ruido sea pequeña.
Razón por la cual el conductímetro cuenta con un sistema de autorango, para adecuar el nivel de
tensión sobre la resistencia auxiliar, al nivel de conductividad bajo ensayo. De esta manera se logra una
mayor exactitud y resolución en el sensado de la conductividad.
En primera instancia la lógica de control deberá intercambiar automáticamente la resistencia de escala
auxiliar, de manera de setear al conductímetro para que mida entre tres escalas principales, que
dependen de cada resistencia, definiendo así un primer ajuste grueso de escala.
0 a 10µS (Resistencia de 100KΩ)
0 a 1mS (Resistencia de 1KΩ)
0 a 500mS (Resistencia de 10Ω)
Por otra parte, una vez que la lógica de control se establece en el rango de conductividad principal que
corresponde, se hace necesario realizar una segunda selección de escala, y esto se logra por medio
conmutación de la resistencia asociada al amplificador de ganancia controlada, del módulo
Acondicionador. Se definen entonces 5 posibles resistencias, las cuales definirán las siguientes
ganancias del módulo Acondicionador:
Resistencia de 560Ω (Ganancia = 0.5)
Resistencia de 1KΩ (Ganancia = 1)
Resistencia de 4.7KΩ (Ganancia = 5)
Resistencia de 10KΩ (Ganancia = 10)
Resistencia de 100KΩ (Ganancia = 100)
De esta manera se realiza un ajuste fino de escala y se logra que el nivel de la señal a ser muestreada
este dentro del rango de seguridad del equipo, minimizando el ruido que interfiere en la medición.
La lógica de control comienza estando seleccionada la resistencia de menor ganancia del Módulo
Acondicionador, y conmutada la resistencia de escala mayor. Con estas condiciones iniciales, el
microcontrolador decide el cambio de escala principal, si sobre la resistencia de escala auxiliar
seleccionada se presenta una señal, una vez convertida a DC, igual o mayor a 3.3v, es decir máximo valor
de conversión (1024).
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19
Esto implica que la resistencia que se haya en serie a los electrodos no es del orden de la conductancia
del líquido, sino que es muy superior, y no puede seguir siendo atenuada por el Módulo Acondicionador.
Por por lo cual el microcontrolador ordenará "bajar de escala principal", y se activará el relé
correspondiente para activar una década menor de resistencia de escala principal. Este proceso lo
llevará a cabo hasta dar con la resistencia de escala del orden de la conductancia del líquido.
De forma inversa, el microcontrolador ordenará "subir de escala principal" si sobre la resistencia auxiliar
hay presente una señal cercana a 0v, con una tolerancia de diseño de hasta 0.1v.
Una vez que la medición se encuentra en la escala principal correspondiente, se comenzará a
seleccionar la resistencia de ganancia correspondiente para lograr que el nivel de conversión, tanto para
la medición de Corriente como de Tensión, se ubique dentro del rango de seguridad, ordenándose
“subir ganancia” o “bajar ganancia” según corresponda.
Se permite de esta manera que las rutinas de cálculo puedan obtener el valor de conductividad
incógnita con la mayor exactitud posible.
BLOQUE DE ACTIVACION DE RELE
A continuación se muestra el circuito básico de activación del relé, para la conmutación de las distintas
resistencias. Hay un total de 13 bloques como el siguiente necesarios para todo el control de autorango
del instrumento.
Desde
Microcontrolador
20
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VISUALIZACION
Por último, la tarea del microcontrolador consiste en mostrar en la pantalla del LCD las variables de
medición, de conductividad y temperatura. A continuación se indica la pantalla utilizada.
ELECCION DEL LCD
Se ha utilizado el Display monocromático gráfico de 128x64 pixeles, modelo CGM12864CBWB, el cual
cuenta con las siguientes características:
DISPLAY CGM12864CBWB
- Color Display: Azul
- Backlight:
LED (Blanco)
- Controlador:
SBN0064
- Driver:
SBN6400
- Matriz:
128x64
- Transferencia: 8 bits Paralelo
Para entablar la comunicación con el LCD, se ha programado en el Microcontrolador en lenguaje
assembler, distintas funciones de escritura y lectura, en base a los diagramas temporales de
comunicación del controlador del display, detallados en la hoja de datos del mismo (Ver Anexo: Hojas de
Datos – Pantalla LCD).
Hemos aprovechado las características del LCD como graficador y se creó una imagen fija de fondo
indicando Universidad Tecnológica Nacional Avellaneda, junto con el logo de UTN FRA.
Se puede leer además CONDUCTIVIDAD:, y durante la medición, a la derecha de este, se indicará con
tres dígitos la conductividad medida seguida de la unidad correspondiente (μS, mS).
Debajo de la indicación de conductividad, se visualiza TEMPERATURA:, junto a lo cual se indica la
medición de temperatura en grados centígrado ( °C).
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21
PANTALLA DE FONDO
El gráfico de la pantalla fue creado con distintos programas de edición, en primer lugar se crea el dibujo
base con cualquier editor, en formato .bmp, con unas dimensiones de 128x64 pixeles. Luego se utilizan
dos programas gratuitos avocados al trabajo con pantallas gráficas. Uno de ellos es el bmp2lcd, un
programa que convierte cualquier imagen *.bmp en extensión *.lcd. A continuación, un programa
denominado LCD1, hace uso del archivo generado con extensión *.lcd y nos permite visualizar la
imagen, traducida en formato de pixeles de 128x64, como se puede ver ve en la siguiente imagen:
Este programa, nos permite editar pixel por pixel, para corregir imperfecciones debidas a la conversión,
y una vez que se esté conforme con la imagen lograda, se procede a convertirlo a tablas de datos,
asignando a cada columna de 8 bits un valor decimal (0 a 255), generando así un formato entendible
para el microcontrolador. Dentro de la programación, se han creado rutinas que acceden a esta tabla de
datos generada y grafica la información contenida, resultando en la visualización de la imagen deseada.
Vale aclarar, que se han programado los distintos caracteres que se grafiquen a la hora del muestreo de
la medición, como son los números y las unidades.
LISTADO DE COMPONENTES Y PRECIOS
A continuación se presentará la lista de componentes con sus precios correspondientes para cada uno
de los módulos.
MODULO ACONDICIONADOR DE SEÑAL
En la siguiente tabla se listan los componentes que conforman el Módulo Oscilador. Precios en Pesos.
Listado de componentes
Tipo
Valor
Cantidad
Amplificador operacional
SMD
JM4558D
2
1,5
3
Capacitor
SMD
100nF
2
0,25
0,5
Th
47uF
2
0,25
0,5
SMD
10K
7
0,1
0,7
10
1,5
Capacitor
Resistencias
Bornera
SUBTOTAL
Th
Precio Unitario (IVA inc) ($)
Precio Total ($)
15
$19,7
22
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MODULO DE CONTROL
En la siguiente tabla se listan los componentes que conforman el Módulo de Control. Precios en Pesos.
Listado de componentes
Tipo
Valor
Cantidad Precio Unitario (IVA inc.) ($)
Precio Total ($)
Resistencias
SMD
330
13
0,1
Capacitor
SMD
100nF
4
0,25
1
Diodo
SMD
1n4148
13
0,13
1,69
Transistor
Th
BC547
13
0,45
5,85
Reed Relay
Th
5V
13
16
208
Trimpot
Th
100K
1
2
2
Resistencias
Th
10/5W
1
1,5
1,5
Resistencias
Th
330
1
0,1
0,1
Resistencias
Th
1K
2
0,1
0,2
Resistencias
Th
1M
1
0,1
0,1
Resistencias
Th
500
2
0,1
0,2
Resistencias
Th 1%
1K
2
0,5
1
Resistencias
Th 1%
5K
2
0,5
1
Resistencias
Th 1%
11K
2
0,5
1
Resistencias
Th 1%
120K
2
0,5
1
1,3
Bornera
Th
12
1,5
18
Jumper
Th
2
0,2
0,4
Puentes
Th
20
0
0
Conector pines
Th
Recto
26
0,02
0,52
SMD
MCS08GT32
1
35
35
Capacitor
Th
10uF
2
0,25
0,5
Regulador
SMD
3,3V
1
3
3
Th
CGM12864CBWB
1
250
250
Microcontrolador
Pantalla Gráfica
SUBTOTAL
$533,36
MODULO FUENTES DE ALIMENTACION
En la siguiente tabla se listan los componentes que conforman el Módulo Acondicionador de señal.
Precios en Pesos.
Tipo
Valor
Cantidad
Precio Unitario (IVA inc.) ($)
Precio Total ($)
Regulador
Listado de componentes
Th
12V
1
2,5
2,5
Regulador
Th
-12V
1
2,5
2,5
Regulador
Th
5V
1
2,5
2,5
Puente Diodos
Th
1
1,5
1,5
Capacitor
Th
10uF
2
0,25
0,5
Capacitor
Th
100nF
4
0,25
1
Bornera
Th
8
1,5
12
SUBTOTAL
$22,5
23
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MODULO OSCILADOR
En la siguiente tabla se listan los componentes que conforman el Módulo Acondicionador de señal.
Precios en Pesos.
Tipo
Valor
Cantidad
Precio Unitario (IVA inc.) ($)
Precio Total ($)
Resistencias
Listado de componentes
Th
1,5K
2
0,1
0,2
Resistencias
Th
39K
1
0,1
0,1
Resistencias
Th
10K
4
0,1
0,4
Resistencias
Th
470K
1
0,1
0,1
Resistencias
Th
22
1
0,1
0,1
Resistencias
Th
47K
2
0,1
0,2
Resistencias
Th
22K
2
0,1
0,2
Resistencias
Th
680
1
0,1
0,1
Resistencias
Th
1
1
0,1
0,1
Capacitor
Th
10nF
2
0,25
0,5
Capacitor
Th
44uF
1
0,25
0,25
Capacitor
Th
1uF
1
0,25
0,25
Capacitor
Th
22uF
1
0,25
0,25
Capacitor
Th
220uF
1
0,25
0,25
Amplificador Operacional
Th
LM318n
1
1
1
Amplificador Operacional
Th
JM4558D
1
1
1
Amplificador clase A
Th
TDA2030
1
15
15
Transistor
Th
BF245C
1
0,9
0,9
Diodo
Th
1N4148
1
0,13
0,13
Diodo
Th
1N4001
2
0,13
0,26
Jumper
Th
2
0,2
0,4
Trimpot
Th
4
2
8
Bornera
Th
4
1,5
10K
SUBTOTAL
6
$35,69
ACCESORIOS
En la siguiente tabla figuran el resto de los componentes que componen el sistema del conductímetro.
Listado de componentes Tipo
Valor
Cantidad
Precio Unitario (IVA inc.) ($)
Precio Total ($)
Gabinete Metálico
20cm x 20cm x 10cm
1
67.75
67.75
Tornillos y Tuercas
39K
1
7.5
7.5
Celda de Medición
Kuntze LE 44
1
460
460
SUBTOTAL
$535,25
PRECIO TOTAL___________________________________________________________________1146.5
24
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HOJA DE DATOS
Ver Anexo 1 – Hoja de Datos.
PLANOS ELECTRICOS DE L CONDUCTIMETRO
Ver Anexo 2 – Planos Eléctricos.
METODOS DE AJUSTE Y CONTROL
A continuación se indica la metodología para el ajuste y control del Conductímetro Digital, como así
también se detalla el instrumental y elementos auxiliares necesarios.
En primera instancia se detallará el método de control y calibración de las placas individuales de los
módulos.
CONTROL Y CALIBRACION DE MODULOS INDIVIDUALES
PLACA DEL MÓDULO ACONDICIONADOR DE SEÑAL (A1)
EQUIPOS Y ELEMENTOS NECESARIOS
o
o
o
o
o
Osciloscopio
Fuente de alimentación ±12Vdc.
Generador de Audio.
Resistencia Auxiliar de 1KΩ - ¼ Watt
Soldador
AJUSTE DE CANAL 1 (TENSION)
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Desacoplar capacitor Cdp-1.
Conectar la resistencia de 1KΩ en la bornera Rp-1.
Conectar la fuente de alimentación (±12Vdc) en los bornes indicados sobre la placa.
Conectar el Generador de Audio (10KHz/1Vp) en los bornes de entrada IN-1.
Conectar el canal 1 del Osciloscopio en el Test Point TPdp-1 de la placa A1.
Ajustar resistor variable RdP-1 hasta que los picos de la señal rectificada en el osciloscopio sean
iguales y de aproximadamente 1Vp.
7) Conectar el capacitor Cdp-1 nuevamente y chequear que la tensión continua en Tdp1 sea de
1Vdc.
8) Desconectar todo el instrumental y el resistor auxiliar de ajuste.
AJUSTE DE CANAL 2 (CORRIENTE)
9) Repetir los pasos del 1) al 8) para el canal 2 (Corriente).
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25
PLACA DEL MODULO OSCILADOR (A2)
EQUIPOS Y ELEMENTOS NECESARIOS
o
o
o
o
Osciloscopio
Fuente de alimentación ±12Vdc.
Destornillador de Ajuste
Resistencia Auxiliar de 100Ω - ¼ Watt
AJUSTES OSCILADOR PUENTE DE WIEN
1) Conectar la fuente de alimentación en los bornes indicados sobre la placa.
2) Conectar el canal 1 del Osciloscopio, con la punta atenuada X10, en el Test Point OUT2 de la
placa A2.
3) Ajustar P3 en sentido horario (CW) hasta observar en el osciloscopio una señal de 10KHz
(Condicion de oscilación).
4) Conectar una carga resistiva de 100Ω en bornera OUT3. Conectar el canal 1 del Osciloscopio,
con la punta atenuada X10, en el Test Point OUT3 de la placa A2.
5) Ajustar P4 hasta visualizar en el osciloscopio una amplitud de la señal de salida de 2,5 Vp.
6) Desconectar todo el instrumental y el resistor auxiliar de ajuste.
PLACA DEL MODULO FUENTE DE ALIMENTACIÓN (A3)
EQUIPOS Y ELEMENTOS NECESARIOS
o
o
Multímetro True RMS
Cable de Alimentación a red 220V AC (incluído con el módulo).
AJUSTE Y CONTROL DE FUENTE ±12 VDC
1) Conectar el cable de alimentación a la red de 200V AC.
2) Conectar el terminal positivo (+) del Multimero, seteado en función Vdc, al terminal (+) de la
bornera OUT1. Conectar el terminal negativo (-) del Multimetro al terminal masa (símbolo).
3) Medir en el instrumento +12Vdc.
4) Conectar el terminal positivo (+) del Multimero, seteado en función Vdc, al terminal (-) de la
bornera OUT2. Conectar el terminal negativo (-) del Multimetro al terminal masa (símbolo).
5) Medir en el instrumento -12Vdc.
AJUSTE Y CONTROL DE FUENTE +5 VDC
6) Conectar el terminal positivo (+) del Multimero, seteado en función Vdc, al terminal (+) de la
bornera OUT3. Conectar el terminal negativo (-) del Multimetro al terminal masa (símbolo).
7) Medir en el instrumento +5Vdc.
8) Desconectar todo el instrumental y desenchufar el cable de alimentación.
26
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PLACA DEL MODULO DE CONTROL (A4):
EQUIPOS Y ELEMENTOS NECESARIOS
o
o
o
o
o
Fuente de alimentación ±12Vdc.
Multímetro True RMS
Pantalla Gráfica LCD (CGM12864CBWB), incluída con el Módulo de Control.
Conector H1, incluído con el Módulo de Control.
Destornillador de Ajuste
AJUSTES
1) Insertar el conector H1 del LCD al conector M1 de la placa A4.
2) Conectar la fuente de alimentación en los bornes indicados sobre la placa.
3) Observar en el LCD la pantalla siguiente:
4) Ajustar Pd1 hasta que se observe la pantalla del LCD con el contraste deseado.
5) Conectar el terminal positivo (+) del Multimero, seteado en función Vdc, al test point TP1.
Conectar el terminal negativo (-) del Multimetro al test point TP2.
6) Medir en el instrumento +3.3Vdc aproximadamente.
7) Desconectar todo el instrumental y equipos asociados.
CONTROL Y CALIBRACIÓN INTEGRAL DEL CONDUCTIMETRO:
EQUIPOS Y ELEMENTOS NECESARIOS
o
o
o
Soluciones Patrones (N°1, N°2, N°3).
Recipientes Plásticos
Conductímetro Completo
Teniendo el Conductimetro totalmente armado y montado en gabinete, llevar a cabo los siguientes
pasos:
INGRESO A MODO CALIBRACION
1)
2)
3)
4)
Conectar el equipo a la red de alimentación (220Vac), y encenderlo.
Conectar la sonda de medición al conector H2.
Abrir la tapa posterior del gabinete.
Levantar J2 de la Placa A4. El Conductimetro ingresa al Modo CALIBRACION.
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27
A continuación se calibrará el instrumento para 3 escalas de medición de conductividad bien definidas.
Se emplearan 3 soluciones patrones de Cloruro de Potasio (KCl) de conductividad conocidas, preparadas
según el Estandar ASTM D1125-95. Cuyos valores a 25 °C son:
Solución N°1:
Solución N°2:
Solución N°3:
147 μS/cm
1413 μS/cm
12.88 mS/cm
CALIBRACION DE CONDUCTIVIDAD Y TEMPERATURA
Además de la calibración de medición de conductividad, mediante este procedimiento se calibrará la
medición de temperatura del equipo.
5) Preparar 500cc de cada una de las soluciones de KCl patrón en 3 recipientes plásticos limpios,
de por lo menos 10cm de altura, a una temperatura de 25 grados centígrados.
6) Colocar primero la sonda en el recipiente que contiene la solución de menor conductividad
(147 μS/cm), asegurándose que la parte metálica de la misma esté sumergida dentro la
solución por lo menos 5cm.
7) Esperar aproximadamente 5 segundos hasta que el LCD indique CAL-1 COMPLETA.
8) Quitar la sonda del recipiente y enjuagar la misma con agua destilada.
9) Repetir el paso 6) para la solución de 1413 μS/cm.
10) Esperar aproximadamente 5 segundos hasta que el LCD indique CAL-2 COMPLETA.
11) Quitar la sonda del recipiente y enjuagar la misma con agua destilada.
12) Repetir el paso 6) para la solución de 12.88 mS/cm.
13) Esperar aproximadamente 5 segundos hasta que el LCD indique CAL-3 COMPLETA.
14) Quitar la sonda del recipiente y enjuagar la misma con agua destilada.
15) Una vez completada la calibración, volver a conectar J2 de la Placa A4. El conductimetro saldrá
del Modo Calibración para ingresar al Modo Operación
16) Montar la tapa trasera del gabinete. El equipo está listo para utilizarse.
NOTA: Este procedimiento de calibración se recomienda realizarlo cada 6 meses de acuerdo a las
exigencias de uso. Caso contrario se deberá acortar el plazo.
28
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METODOS DE FABRICACI ON Y MANTENIMIENTO
FABRICACION
El método de fabricación puede dividirse en cuatro etapas:





Fabricación de Placas de los Módulos
Programación Microcontrolador
Montaje de Componentes sobre las Placas
Montaje en Gabinete y cableado entre Módulos
Posteriores Controles y Calibraciones
En cuanto a la a fabricación y montaje de las placas de los módulos, serán terciarizadas por una razón de
costos que detallaremos más adelante. Las mismas serán diseñadas simple faz para garantizar facilidad a
la hora de su fabricación y control. Las placas una vez fabricadas, pasarán al proceso de montaje.
Las placas contienen tencologia through hole y smd, constituyéndose asi modulos hibridos que facilitan
las tareas de producción y mantenimiento.
La colocación de los componentes sobre las placas, que también se terciarizará, será realizado en serie
por medio de una máquina automática Pick & Place, previamente configurada para las placas en
cuestión.
Las placas deberán ser armadas en etapas, en primera instancia se colocarán los componentes smd, y a
continuación, para finalizar el armado, se montan los componentes through hole.
La placa del Módulo de Control posee el microcontrolador Freescale MC9S08GT32, el cual se lo
programará in-circuit una vez que este montado y soldado sobre la placa. Por ende, posterior a la
recepción de las placas con los componentes ya montados, se efectuará la programación de los
microcontroladores.
Una vez finalizada la fabricación de las placas, se realiza una prueba funcional de cada módulo, como se
indica en la Sección Método de Ajuste y Control, a fin de detectar posibles defectos de fabricación y de
componentes, lo que facilitará la prueba global del equipo, y garantizará la funcionalidad del equipo
completo, bajando de esta manera tasa de fallas del equipo final.
Una vez finalizada la inspección y control de las placas, se procede a efectuar las interconexiones y
montado en el gabinete. El cableado de interconexión entre los módulos internos se decidió tercerizarlo
debido a costos y tiempos de armado.
Vale aclarar que el dispositivo posee masa separado de tierra para evitar bucles de corriente que
interfieran en la medición de la conductividad, por ende se emplea un gabinete metalico con conexión a
tierra. Este gabinete, provisto por una empresa externa, cuenta con los calados y pintura
correspondientes, listo para formar parte del proceso de ensamblado.
En cuanto a la celda de medición, está será comprada a un proveedor especializado en sondas de
medición para conductividad, de la firma alemana Kuntze. De esta manera contamos con un sensor de
gran exactitud.
Una vez montadas las placas y componentes sobre el gabinete, se realiza la primera prueba funcional
global del equipo basándose en lo indicado en la Sección Métodos de Prueba.
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29
MANTENIMIENTO
En cuanto al mantenimiento del equipo se recomienda efectuar una regular limpieza externa del
equipo, luego de su empleo, debido a posibles agentes externos que puedan ingresar al interior del
gabinete y dañar la circuitería interna. Esto depende del ambiente en el cual se encuentra operando el
equipo, y al tiempo de exposición en del mismo.
A su vez se requiere comprobar el correcto estado externo del gabinete, para cuidar la aislación del
mismo, por lo cual es importante tener mucho cuidado en el manejo del equipo para evitar golpes y
rayaduras.
El mantenimiento de la celda de medición es de suma importancia, por lo cual resulta necesario el
lavado y secado de la misma después de cada medición, para evitar posible corrosión y depósito de
impurezas en los contactos.
Por último, pero no menos importante, será necesario chequear en forma frecuente el cableado
eléctrico para comprobar su correcta aislación.
Se recomienda cada 6 meses efectuar una calibración completa para todos los rangos del equipo.
METODOS DE PRUEBA
La prueba consiste en comprobar el buen funcionamiento del oscilador, del display, de las tres escalas
de conductividad y del sensor de temperatura . Como hemos mencionado, la fabricación y montaje de
componentes será tercearizada, por lo cual, debemos armar el gabinete y hacer una prueba rápida que
nos permita comprobar que el cliente recibirá el producto sin fallas.
Para cumplir con las especificaciones del equipo, previamente detalladas, se emplearan las siguientes
pruebas funcionales:




Medición de la frecuencia y amplitud del Oscilador
Medición de los tres rangos principales de conductividad
Medición de Temperatura
Chequeo de la Pantalla
MEDICIÓN DE LA FRECUENCIA Y AMPLITUD DEL OSCILADOR
Para este método se requiere el uso de un osciloscopio.
A) Es la primera etapa de prueba. Con el equipo ya ensamblado en todas sus partes, cableado y en
gabinete cerrado, se procede a encender el equipo y realizar un Warm-Up de 10 minutos.
B) Utilizando un conector especialmente diseñado para realizar esta medición, el cual se monta en
un extremo a la sonda y en el otro extremo, por medio de un conector BNC, al canal 1 del
Osciloscopio, se debe medir la amplitud y frecuencia de la señal. Debe ser de 10Vp / 10KHz
aproximadamente.
C) Si el paso B) resulto satisfactorio, significa que el Oscilador funciona correctamente y esta
calibrado.
D) De lo contrario se aparta de la línea de producción para ser enviado nuevamente al sector
Ajuste y Control.
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30
MEDICIÓN DE LOS TRES RANGOS PRINCIPALES DE CONDUCTIVIDAD
Para este método se requiere el uso de resistencias patrones, especificadas a continuación.
A) Es la segunda etapa de prueba. Con el equipo encendido y sin la sonda conectada, se utilizan 3
resistencias patrones para chequear la lectura de conductividad en pantalla. Cada resistencia
esta montada en un zocalo especialmente diseñado que permite colocarlo en el conector H2 de
entrada del equipo.
B) Se van a ir conectando de a una a la vez y se verificara la lectura de conductividad en pantalla.
Dichas resistencias son de 10ohms, 100Kohms y 1Mohms respectivamente. En este paso no
solo se chequea el correcto funcionamiento de la etapa analógica y procesamiento digital del
equipo, sino también el funcionamiento del display.
C) Si el paso B) resulto satisfactorio, es condición suficiente para afirmar que los rangos de
conductividad operan correctamente.
D) De lo contrario se aparta de la línea de producción para ser enviado nuevamente al sector
Ajuste y Control.
E) Montar la sonda en el conector H2.
MEDICIÓN DE TEMPERATURA
Para este método se requiere el uso de un termómetro industrial.
A) Ya en la tercer etapa de prueba funcional, la medición de temperatura es la mas sencilla de
todas. Esta medición debe realizarse en un ambiente libre de gradientes térmicos.
B) Con el equipo en funcionamiento y la sonda conectada en vacio, se acerca el termómetro al
extremo inferior de la sonda y se toma lectura de la medición de temperatura ambiente.
C) Dicha temperatura debe coincidir (+/- 1grado) con la temperatura indicada en la pantalla del
equipo.
D) Si el paso C) resulto satisfactorio, el sensor de temperatura (pt100) y lógica asociada funciona
correctamente.
E) De lo contrario se aparta de la línea de producción para ser enviado nuevamente al sector
Ajuste y Control.
CHEQUEO DEL DISPLAY
Es el último paso de control antes de ser embalado. En esta prueba, se chequea el correcto
funcionamiento de la pantalla, que se realiza a través de las lecturas realizadas en los pasos previos y
prestando suma atención en las unidades graficadas, en la definición de los caracteres y en el contraste.
MANUAL DE USUARIO
Ver Anexo 3 – Manual de Usuario.
31
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ESTUDIO DE GARANTIAS
ESTUDIO DE LA CONFIABILIDAD DEL CIRCUITO
A continuación se realizará el cálcula de la confiabilidad del circuito, por lo cual se volcará en la siguiente
tabla todos los componentes que conformar el equipo, junto con el valor de Régimen de Fallas
correspondiente.
TABLA DE REGIMEN DE FALLAS
Listado de componentes.
Cantidad
FR
FRsT
Resistencias
13
0,01
0,13
Capacitor
4
0,005
0,02
Diodo
13
0,1
1,3
Transistor
13
0,02
0,26
Reed Relay
13
0,14
1,82
Trimpot
1
1,3
1,3
Resistencias
1
0,01
0,01
Resistencias
1
0,01
0,01
Resistencias
2
0,01
0,02
Resistencias
1
0,01
0,01
Resistencias
2
0,01
0,02
Resistencias
2
0,01
0,02
Resistencias
2
0,01
0,02
Resistencias
2
0,01
0,02
Resistencias
2
0,01
0,02
Bornera
12
0,001
0,012
Jumper
2
0,1
0,2
Puentes
20
0,004
0,08
Conector pines
26
0,001
0,026
Microcontrolador
1
0,1
0,1
Capacitor
2
0,005
0,01
Regulador
1
0,1
0,1
Pantalla Gráfica
1
0,2
0,2
Resistencias
2
0,01
0,02
Resistencias
1
0,01
0,01
Resistencias
4
0,01
0,04
Resistencias
1
0,01
0,01
Resistencias
1
0,01
0,01
Resistencias
2
0,01
0,02
Resistencias
2
0,01
0,02
Resistencias
1
0,01
0,01
Resistencias
1
0,01
0,01
Capacitor
2
0,005
0,01
Capacitor
1
0,07
0,07
Capacitor
1
0,07
0,07
Capacitor
1
0,07
0,07
Capacitor
1
0,07
0,07
Amplificador Operacional
1
0,1
0,1
Amplificador Operacional
1
0,1
0,1
Amplificador clase A
1
0,1
0,1
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32
Transistor
1
0,02
0,02
Diodo
1
0,005
0,005
Diodo
2
0,005
0,01
Jumper
2
0,1
0,2
Trimpot
4
1,3
5,2
Bornera
4
0,001
0,004
Amplificador operacional
2
0,1
0,2
Capacitor
2
0,005
0,01
Capacitor
2
0,07
0,14
Resistencias
7
0,01
0,07
Bornera
10
0,001
0,01
Regulador
1
0,1
0,1
Regulador
1
0,1
0,1
Regulador
1
0,1
0,1
Puente Diodos
1
0,02
0,02
Capacitor
2
0,07
0,14
Capacitor
4
0,005
0,02
Bornera
8
0,001
0,008
228
0,002
0,456
Soldaduras
FR TOTAL
13,261
FRTOTAL CORREGIDO
39,783
La tabla anterior contiene cada componente que integra el proyecto, y el FR (Regimen de Fallas)
asociado a cada uno de ellos. La suma total indica el valor de 13,26.
Como consideramos el circuito para uso de laboratorio, se ha utilizado para el factor de ajuste ambiental
Fe = 1, y además como consideramos que el circuito utiliza componentes industriales, se ha utilizado
para el factor de ajuste por calidad Fq = 3.
El FR total corregido por factores ambientales y de calidad se obtiene como la suma de los valores de la
tabla multiplicado los factores Fe y Fq, obteniéndose:
=
=
6
/ 10 hs
CALCULO DE CONFIABILIDAD
Nos interesa calcular la confiabilidad del equipo para un tiempo de uso de 10.000 Hs., (esto es, la
probabilidad tiene el circuito de sobrevivir 10.000 Hs. sin tener ninguna falla).
=
=
=
=
33
Por lo tanto, la probabilidad de que el conductimetro sobreviva 10 000 Hs. Sin fallas es del 67 %.
CONDUCTIMETRO DIGITAL - Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Avellaneda
Considerando que el intervalo medido sea mucho menor que el MTBF y realizando la integral de la
distribución de frecuencia de fallas aleatorias se llega a que el régimen de fallas es aproximadamente
1/FR o sea la inversa del MTBF.
En electrónica el tiempo medio entre falla es de millones de horas y esto hace que FR sea pequeño por
lo cual se lo expresa por millón de horas.
Entonces el MTBF será:
=
=
= 𝟐𝟓𝟏𝟑𝟔𝒉𝒔
GARANTIAS
Consideramos como límite una confiabilidad del 90% y calculamos el maximo intervalo de tiempo que
permite alcanzar esta confiabilidad. A continuación se presentan los cálculos:
=
=
=
=
𝑿 𝒉𝒔 = 𝟐𝟔𝟒𝟖𝒉𝒔
Por lo tanto, podemos ver que el máximo intervalo de tiempo es de 2648hs, y considerando jornadas
laborales de 8 horas para el empleo del equipo, resulta 2648/8 = 331 días.
Considerando meses de 30 días, se alcanzaría para una capacidad de garantía de 11 meses, pero dado
que al ser un equipo de uso poco frecuente, es poco probable la utilización de 8hs contínuas diarias de
trabajo, razón por lo cual definimos una garantía de 1 año. Como conclusión podemos agregar que nos
hayamos en los márgenes de garantía que ofrecen la mayoría de los fabricantes de conductímetros que
se hayan en el mercado, lo cual es aceptable. Tenemos en cuenta que el componente más critico en
cuanto a fallas, en nuestro sistema resultan ser los relés, razón por la cual se buscarán proveedores que
aseguren la mejor calidad posible.
34
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LEGISLACION
El equipo está diseñado bajo los estándares sugeridos por la norma ASTM D1125, norma que describe
los estándares de mediciones sobre conductividad y resistividad del agua.
En particular incumbe a este proyecto el método de prueba A, que redacta específicamente los métodos
para la determinación de la conductividad eléctrica y resistividad del agua, en aplicaciones de
laboratorio, mediante mediciones sobre muestras estáticas.
Los métodos y el equipamiento descripto por esta norma son aplicables para propósitos de detección de
impurezas en soluciones, la medición cuantitativa de iones disueltos en agua. La concentración de estos,
debe acotarse en un rango limitado de manera inferior por aguas puras, hasta llegar a grandes valores
en estado condesado, o solución salinas saturadas.
La norma hace particular mención de la frecuencia de trabajo que debe estar fijada en 1KHz o 10KHz
para la correcta medición de la conductividad, las corrientes en cada semi-ciclo deben ser iguales y
opuestas para evitar la contribución de iones por oxidación del electrodo. A muy bajas frecuencias (0.1
Hz a 100 Hz) la conductividad cambia con la frecuencia debido a fenómenos relacionados con
polarización en los electrodos. - entre 100 Hz y aproximadamente 10 kHz la conductividad permanece
constante y el rango de invariancia aumenta con la temperatura. - por encima de 10 kHz, la
conductividad aumenta con una ley de potencia, consistente con saltos localizados de los iones móviles
(“hopping”).
La conductividad de una disolución a una concentración electrolítica determinada cambia con la
temperatura. La relación entre el cambio en la conductividad en función de la temperatura se describe
en términos del coeficiente de temperatura para la disolución. Estos coeficientes de temperatura varían
con la naturaleza y concentración del electrolito.
Usualmente, los conductimetros tienen la capacidad de compensar electrónicamente las medidas por
los cambios de temperatura. Esta compensación puede realizarse manualmente o estar fija en un valor
usual (p.ej. 2.1%), dependiendo del equipo. Por definición, un valor de conductividad compensado por
cambio de temperatura es la conductividad que tendría la disolución a la temperatura de referencia
(que puede ser distinta de la temperatura de trabajo).
Esta temperatura de referencia puede ser 20 o 25°C, y cuanto más cercana sea la temperatura de
medida a la temperatura de referencia, menor será el error cometido. Para evitar esta fuente de error
se optó por incorporar la medición de temperatura y publicarla en la interfaz gráfica de usuario, para
realizar una corrección manual llegado el caso.
La norma no especifica estándares de seguridad del equipo ni del personal. Queda a criterio del
fabricante. Se selecciona entonces un equipo metálico para evitar interferencias, con chasis a tierra,
aislado de masa.
La tensión de operación sobre la solución es de 2,5 Vp, haciéndolo inofensivo contra el ser humano.
Para más información visite: http://www.astm.org/Standards/D1125.htm
35
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ASPECTOS TECNICOS-ECONOMICOS
CONSIDERACION DE LA CELDA DE MEDICION
Dado que buscamos fabricar un conductímetro de alta precisión, con cualidades para competir dentro
del mercado, se hace necesaria la utilización de una celda de medición de alta fidelidad.
Por lo cual se priorizo la elección de sonda, razón por la cual resulta ser el elemento más costoso de
nuestro equipo, debido a que es el transductor que garantiza la calidad de la medición en mayor
medida.
Además, buscando complementar la medición de la conductividad junto con la indicación de la
temperatura de la solución, se buscó una sonda que incluya una termocupla Pt100. Lo cual encarece el
costo.
CONSIDERANCION DEL DISPLAY GRAFICO
En cuanto a la elección del elemento de visualización, optamos por utilizar una pantalla LCD gráfica para
así proveer una clara y atractiva lectura de la medición de conductividad y temperatura. Además, dado
que buscamos mostrar un logo en la pantalla frontal del equipo se hizo necesaria la implementación de
una pantalla de grandes dimensiones, como es el LCD elegido, de 128x64 pixeles.
Sabemos que esta elección acarrea un aumento en el precio estándar el equipo, pero se aprovecha en
cuanto a lo atractivo e innovador que resulta el display, frente a nuestros competidores del mismo
rubro.
Además teniendo en mente una futura expansión del equipo, resultará aún mas aprovechable y
conveniente esta elección.
36
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COMERCIALIZACION
ESTUDIO DE MERCADO
A continuación desarrollaremos un estudio de mercado a fin de evaluar la factibilidad y rentabilidad de
la fabricación y venta del Conductímetro Digital, teniendo en cuenta posibles compradores,
competencia, penetración en el mercado e inversión inicial.
POSIBLES COMPRADORES
Laboratorios Químicos, Plantas Potabilizadoras, Industria Agricultura o Instituciones científicas donde se
requiera:

Control de Pureza de Agua Destilada y Osmocificada

Control de Calidad de Aguas, Soluciones, Formulaciones

Control del Procesamiento de Alimentos

Estudios del contenido de sales de varias soluciones durante la evaporación del agua.

Requirimiento de Medición de Conductividad con alta precisión

Estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por
mediciones de la conductividad.

Manufactura de BioDiesel

Refinerías, o aquellas industrias que utilicen calderas
Sabemos que el mercado al que apunta nuestro Conductímetro Digital es preferentemente Institucional
y Científico, por lo cual no esta orientado al consumidor general, sin embargo su diseño ergonómico e
intuitivo permitirá que pueda ser manejado por cualquier persona, sin mayores conocimientos técnicos
del rubro.
COMPETENCIA
En cuanto a la competencia, luego de haber realizado un estudio de los diferentes proveedores de
equipos medidores de conductividad, nos encontramos que la oferta es mayormente extranjera, con lo
cual nuestro producto se destacará siendo de fabricación nacional.
La siguiente tabla nos permite comparar nuestro Dispositivo (tanto en Precio como en Características)
con respecto a otros en el Mercado.
Se puede observar que nuestro equipo, al ser mas sencillo en funcionalidad, pero enfocándose en la
exactitud de la medición de conductividad y su correcta visualización, posee una ventaja competitiva en
cuanto a relación costo/beneficio.
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37
TABLA COMPARATIVA
ESPECIFICACIONES
Conductímetro
Conductímetro
LEP Sourcing
Conductímetro
THERMO SCIENTIFIC
Conductímetro
Radiometer-Analitics
Conductímetro
Crison Basic 30
Rango de
medición de
Conductividad
Rango de
medición de
Temperatura
0.1μS/cm a 200
mS/cm (automático).
0.000 a 300 mS/cm,
constante de celda
dependiente
0.001µS…2000 mS (7
rangos, automático
0.01 μS/cm… 1000
mS/cm
0.0ºC a 110.0ºC
(sensor térmico pt100
incluido en la sonda)
5 a 105°C (sensor
externo)
9,9 to 99,9°C (incluido
en sonda)
10.0 ... 110.0ºC.
Pt1000, conexión
externa
Según escala
4 dígitos significativos
Hasta 0.001 uS/cm.
Según constante de
Celda
±0.5% de la lectura ±3
en el dígito menos
significativo
Conductividad según
escala y constante de
célula utilizada
0.1ºC.
±0.1°C
±0.5°C hasta 70°C
0.1ºC.
LCD 128 x 64
Alfanumérica
1
La pantalla LCD retro
iluminada
0.475, 0.1
Display de 2 Líneas
Display de 1 Línea
3 constantes de celda
0.1, 0.5, 1 ó 10
Español
Ingles
Ingles
Español
CE EN 61010.
CE EN 61010.
-
CE EN 61010
CE, EN 50081-1 y EN
50082-1
5 ºC a 40 ºC
CE, EN 50081-1 y EN
50082-1
0 a 105°C
Calificado
5 ºC a 40 ºC
CE, EN 50081-1 y EN
50082-1
5...40 ºC
20cm x 20cm x 10cm
32cm x 15cm x 6cm
8cm x 28.5cm x 20cm
12cm x 8.5cm x 25cm
930 grs.
1240 grs
1,6 Kg
820 grs.
Nacional (Argentina)
Estados Unidos
Frances
Española
Resolución de
conductividad
Resolución de
temperatura
Pantalla grafica
Constante de
Celda (K)
Idioma
Seguridad
eléctrica
ECM
Temperatura
normal de trabajo
Dimensiones
Peso
Origen
Datalogger
Precio
-
x
x
-
USD 550
USD 999
USD 899
USD 630
* Precios obtenidos a partir de Ebay, de proveedores oficiales, en dólares.
Como podemos observar, nuestro conductímetro tiene características y precio muy similares al
conductímetro Español, Crison Basic 30, el cual se convierte en el principal competidor, dada la gama de
nuestro equipo.
38
CONDUCTIMETRO DIGITAL - Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Avellaneda
VENTAJAS COMPETITIVAS






Fabricación nacional.
Flexibilidad en el diseño.
Medición de conductividad junto con temperatura por medio de una misma sonda
Intuitiva y amplia pantalla LCD
Gran exactitud en la medición gracias a una excelente sonda
Sonda intercambiable con las existentes en el mercado con constante k=1
 Diseño ergonómico y uso fácil e intuitivo
 Rapidez en la medición
DESVENTAJAS COMPETITIVAS



Desconocimiento de la Marca
Sin función de datalogger
Baja inversión inicial
ESTUDIO DE COSTOS
Para el análisis siguiente nos basaremos en una producción mensual de 75 unidades completas.
Teniendo en cuenta el costa de materiales, manufactura y comercialización.
COSTOS PARA LA FABRICACION DE UNA UNIDAD
COSTOS VARIABLES
Materiales
Costo
Módulo Control
$ 533,36
Módulo Acondicionador de Señal
$ 19,70
Oscilador
$ 35,69
Fuentes de Alimentación
$ 22,50
Accesorios
$ 535,25
SUBTOTAL
$ 1.146,50
Terciarizacion
Costo
Placas (Armado y Montaje)
$ 650
SUBTOTAL
$ 650,00
Elementos de Packaging
Costo
Cajas de Cartón previamente serigrafiadas
$ 4,50
Bolas individuales para accesorios
$ 1,25
Elementos de embajale
$ 0,75
SUBTOTAL
$ 6,50
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39
COSTOS FIJOS
Mano de Obra
Costo
Sueldo Empleado (Montaje, Conexionado, Programación)
$ 4.000
SUBTOTAL
$ 4.000
Edilicio
Costo
Alquiler Establecimiento
$ 1.200
Servicios (Luz, Gaz, Teléfono, Internet)
$ 600
SUBTOTAL
$ 1.800
COSTOS TOTALES Y POR UNIDAD
TIPO DE COSTO
COSTOS FIJOS
COSTOS VARIABLES
DESCRIPCION
VALOR
% DE INCIDENCIA
MANO DE OBRA
$ 4.000
%2,84
EDIFICIO
$ 1.800
%1,28
MATERIALES
$ 85.987,50
%60,97
TERCIARIZACION
$ 48.750,00
%34,57
$ 487,50
%0,35
$ 141.025
%100
PACKAGING
COSTO TOTAL MENSUAL
Como se puede apreciar en la tabla anterior, el mayor porcentaje de incidencia en el costo final mensual
corresponde a los materiales, razón por la cual se focalizará en la búsqueda de proveedores que
presenten menores precios, como así también en la búsqueda de componentes alternativos de menor
precio.
El costo por unidad resulta en:
=
=
= 𝟏𝟖𝟖𝟎
INVERSION INICIAL
Equipamiento Requerido
Costo
Juego de Herramientas
$ 500
Osciloscopio
Multímetro True RMS
Banco de Trabajo
Notebook
$ 2.500
$ 650
$ 400
$ 3.200
Soluciones Patrones de KCl
$ 500
Resistores Auxiliares
$ 12
SUBTOTAL
$ 7.762
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40
=
=
= $148.487
Como podemos ver nuestra empresa se enfrenta a una inversión inicial importante para poder
comenzar con la producción mensual de 75 unidades.
ESTRATEGIA DE VENTA
INGRESO AL MERCADO
En nuestro caso entraremos a un mercado existente, el cual es el de los conductímetros digitales.
solidos. Por ende, para poder competir y de a poco abrirnos paso frente a nuestros competidores,
bajaremos incialmente el precio de venta hasta lograr una estabilidad y reconocimiento. Momento en el
cual gradualmente elevaremos nuestros precios, como asi también el esfuerzo de mercadeo para no
dejar de resaltar en el mercado.
El sistema de comercialización estará encaminado a planificar, fijar precios, promover y distribuir
nuestro producto con el fin de satisfacen las necesidades de los laboratorios actuales y de los clientes
potenciales, pretendiendo como objetivo fundamental incrementar la cuota de mercado, la rentabilidad
y el crecimiento de las cifras de venta.
ESTRATEGIA DE COMERCIALIZACIÓN
Se buscara ganar un segmento de mercado pequeño, inicialmente nacional, logrando ubicar nuestro
instrumento a un precio inferior a aquel que posee utilización más relevante dentro del mercado, pero
con una mejor calidad de producto y servicio de post-venta que los competidores de menor
participación en el mercado nacional.
41
CONDUCTIMETRO DIGITAL - Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Avellaneda
ANEXO
CONTENIDOS:
 HOJA DE DATOS
o CELDA DE MEDICION LE 44 PT
 MANUAL DE USUARIO
 PLANOS ELECTRICOS
 PLANOS MECANICOS
42
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MANUAL DE USUARIO DEL CONDUCTIMETRO
Especificaciones Tecnicas:
Eléctricas:
Alimentación: 220Vac – 50 Hz
Consumo: 1.5 Ampares Máx.
Rango de medición de Conductividad: 0.1μS/cm a 200 mS/cm (automático).
Rango de medición de Temperatura: 0.0ºC a 110.0ºC (sensor térmico pt100 incluido en la
sonda).
Resolución de conductividad: Según escala.
Resolución de temperatura: 0.1ºC.
Temperatura de referencia: 25ºC.
Patrones reconocidos: 147 μS/cm, 1413 μS/cm, 12.88 mS/cm.
Posibilidad de calibración estándar con 3 soluciones patrones.
Constante de célula aceptada: 1 cm -1
Pantalla grafica alfanumérica de 128 x 64.
Visualización de Conductividad y temperatura simultanea.
Idioma: Español.
Entradas sondas: 1 (conector estándar).
Seguridad eléctrica según CE EN 61010.
ECM (Compatibilidad Electromagnética) según CE, EN 50081-1 y EN 50082-1.
Temperatura normal de trabajo: 5 ºC a 40 ºC.
Humedad relativa (no condensada): 80 %.
Físicas:
Dimensiones: 20cm x 20cm x 10cm
Peso: 930 grs.
43
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Desembalaje del Conductimetro:
Abrir la caja de empaque del lado superior, sin utilizar ningún elemento cortante.
Chequear el contenido, verificando que estén el Conductimetro y los accesorios. Caso
contrario, comuníquese con su proveedor.
Extraer del interior de la caja, primero la sonda con el cable de alimentacion y luego el
conductimetro.
Accesorios:
Cable de alimentacion.
Sonda de medicion.
Fusible de 1.5 Amperes de repuesto.
FIGURA de SONDA + CABLE
Advertencias antes de usar el Conductimetro:
Utilizar enchufe de tres patas, garantizando la puesta a tierra de la instalación.
El material del recipiente que contenga la disolución bajo prueba, no debe ser conductor de la
corriente eléctrica. Se recomienda utilizar recipientes plásticos. El recipiente debe estar limpio.
No introducir la sonda en disoluciones corrosivas al metal, ya que puede dañar la misma.
No mojar el equipo. Utilizarlo en ambientes secos y preferentemente libres de humedad.
CUIDADO: No abrir el gabinete. Altas tensiones que se alojan en el interior del equipo podrían
provocarle un accidente.
Advertencias luego de usar el Conductimetro:
Limpiar el equipo con un trapo seco.
Limpiar la sonda vertiendo agua destilada sobre la zona afectada por la disolución bajo prueba.
Luego secarla con un trapo limpio, preferentemente de hilo, y guardarla en el envoltorio
provisto por el fabricante.
Tanto el equipo como la sonda deben guardarse en un ambiente limpio y seco para garantizar
su vida útil.
Detalle global de la interfaz del Conductimetro (pantalla):
La pantalla del Conductimetro (LCD) está situada en el frente del equipo, y es la interfaz que
nos permitirá visualizar el valor de Conductividad y Temperatura que se está censando en
dicho instante, con sus respectivas unidades de magnitud. En el caso de la medición de
temperatura, la unidad estará expresada en Grados Celsius (ºC), y la conductividad en
microSiemens (uS) o miliSiemens (mS) dependiendo la escala seleccionada (autorango).
Es importante saber a qué temperatura estoy midiendo la conductividad ya que es función
directa de las variaciones térmicas.
El equipo presenta básicamente 2 (DOS) modos de operación:
1) Modo CALIBRACION.
2) Modo OPERACIÓN.
CONDUCTIMETRO DIGITAL - Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Avellaneda
44
Modo CALIBRACION:
Este Modo inicia el proceso de calibración mostrando en pantalla la leyenda CALIBRACION.
Este Modo se utiliza para calibrar (referenciar) las escalas del conductimetro. Solo está
disponible para ser calibrado en Fábrica o por algún Organismo Certificado autorizado.
Modo OPERACION:
Este Modo es el que utiliza el usuario y está disponible por defecto. En la pantalla del
Conductimetro se visualizaran 2 (DOS) leyendas: CONDUCTIVIDAD y TEMPERATURA con sus
respectivas unidades, como muestra la figura de pantalla. Recordar que en el caso de la
Conductividad, las unidades pueden estar expresadas en microSiemens (uS) o miliSiemens
(mS) dependiendo la escala seleccionada (autorango).
Montaje del Conductimetro:
El montaje del Conductimetro es importante hacerlo siguiendo los pasos descritos a
continuación, para asegurar la exactitud en la medición:
1) Colocar el Conductimetro sobre una superficie lisa, plana y seca, preferentemente en
ambientes sin humedad, cumpliendo con las condiciones ambientales especificadas
por el fabricante (Especificaciones Técnicas). Caso contrario no se asegura la precisión
y fiabilidad de la medición.
2) Conectar el cable de alimentación.
3) Conectar la sonda, respetando la guía que presenta el conector H2.
4) Encender el equipo y realizar un warm-up de 5 minutos aproximadamente.
5) El equipo está listo para operar.
Calibración:
Se recomienda enviar el equipo a Fábrica cada 6 meses (dependiendo el tiempo de uso) para
efectuar la calibración de las escalas. Si el uso del equipo es poco frecuente, el Fabricante
puede extender la fecha de calibración a 1 año.
Operación – Medición:
Se debe verter la disolución a medir (mesurando) en un recipiente plástico de no menos de
10cm de altura. El recipiente debe estar limpio.
Luego se deberá colocar la sonda dentro del recipiente, asegurándose que la misma esté
sumergida en la disolución por lo menos 5cm.
Esperar 5 segundos hasta que se estabilice la medición, antes de tomar nota de la medición en
pantalla.
Si se desean realizar mediciones con distintas disoluciones, es decir de distintas
conductividades, deben medirse desde la de menor conductividad hacia la de mayor
conductividad.
Por ejemplo: Supongamos que tenemos 3 soluciones A, B, C y que la conductividad C de todas
es:
. Primero vamos a medir la solución C, luego la B y por último la C. Entre
medición y medición se recomienda lavar la sonda con agua destilada para no introducir
errores en la medición.
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45
Garantía:
LEP Sourcing garantiza al comprador el normal funcionamiento contra cualquier defecto de
fabricación por el término de 1 año a partir de la fecha de adquisición y se compromete a
reparar el equipo (sin accesorios) sin cargo alguno por parte del adquiriente, en caso de que
llegara a fallar en situaciones normales de uso (ver especificaciones técnicas). Para ello se
deberá presentar el certificado de garantía junto con el ticket o factura de compra.
A) La garantía queda automáticamente anulada si:
1) El equipo fue utilizado en forma impropia o con fines distintos al que fue creado.
2) Sobretensiones o caídas de tensión eléctrica en condiciones de uso normal.
3) Cualquier tipo de intervención de terceros no autorizados por LEP Sourcing.
4) Existen daños físicos en el gabinete como roturas, abolladuras, golpes, rayaduras o
caídas.
5) Fallas, daños, roturas o desgastes producidos por el maltrato o uso indebido del
equipo.
6) Mala instalación del equipo.
B) En caso de falla, el usuario deberá requerir la reparación del Conductimetro a Fábrica.
C) LEP Sourcing asegura la reparación y/o reposición (en caso de ser necesario) de los
componentes defectuosos para el correcto funcionamiento del equipo en un plazo de no más
de 20 días hábiles a partir de la fecha de solicitud.
C) Toda intervención del servicio técnico de LEP Sourcing solicitado por el usuario dentro del
periodo de garantía, deberá ser abonado por el interesado de acuerdo a las tarifas vigentes.
D) Si el usuario solicita reparación dentro del periodo de garantía, y ésta le es otorgada por
LEP Sourcing, los gastos de fletes, seguros y cualquier otro gasto que deba realizarse para
trasladar el equipo a un taller de reparación certificado, corre por cuenta de la empresa.
46
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47
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HOJAS DE DATOS
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