MEDICIÓN Y CONTROL DEL NIVEL DE LÍQUIDO MEDIANTE LA TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS DAQ USB-6009 APLICADO A UN SISTEMA SCADA.

Este trabajo consiste en la implementación de un sistema de adquisición de datos (DAQ) en la medición y control de una de las variables de proceso más utilizada en un entorno industrial, el nivel de líquidos, dentro de un módulo didáctico.

En el cual, cuando se refiere de un sistema DAQ este consiste de diferentes componentes y la característica de cada uno de estos determinan el desempeño adecuado del sistema y corresponden a:el hardware de adquisición de datos, el acondicionamiento de señal y los sensores.

El hardware de adquisición de datos implementado en el módulo didáctico corresponde a la tarjeta DAQ 6009 que es la encargada de adquirir los datos del proyecto en forma confiable y es utilizable en una infinidad de proyectos.

Para el acondicionamiento de la señal se ha colocado una tarjeta electrónica en cada una de las salidas utilizadas en la tarjeta DAQ 6009 para adaptar estas salidas de baja potencia a las entradas de las cargas de gran potencia que se controlan en el sistema.

Para la medición del nivel se utiliza el sensor ultrasónico Q45ULIU64ACR que nos emitirá una señal de voltaje en función del nivel, esta señal es enviada a la tarjeta DAQ 6009 para la recolección de este dato.

Con todos estos componentes junto con una aplicación adecuada en una computadora se podrá analizar y procesar las señales adquiridas y mantener el control del proceso en cualquier momento y lugar.

3.1 Introducción

Luego de haber revisado todos los conceptos básicos que interfieren en la medición y control del nivel de líquido se verá a continuación el acoplamiento del sistema de adquisición de datos en el módulo didáctico.

Dicho módulo consta de dos tanques: uno de reservorio o secundario y otro principal, una bomba, por lo cual el agua es llevada del tanque reservorio al tanque principal a través de una tubería. El caudal de entrada del agua del tanque reservorio al tanque principal es regulado por una electroválvula, mientras que para el vaciado del tanque principal al reservorio se tiene otra electroválvula formando así un circuito cerrado de agua.

La medición de nivel se hace con dos métodos: uno por el método de la mirilla de nivel y el otro por el método ultrasónico. El primer método nos va a dar una indicación visual del nivel de líquidos mientras que el método ultrasónico permitirá la medición de nivel electrónicamente.

La tarjeta de adquisición de datos es la encargada de recibir las señales de medición de líquido del sensor ultrasónico y digitalizarlos para enviarlos a la PC por medio del puerto USB, por otro lado también es la encargada de recibir las señales digitales de control del nivel del programa LABVIEW y enviarlas en forma de una señal eléctrica a la bomba y las dos electroválvulas.

3.2 Características del recipiente a controlar.

Fig. 30 Módulo de control de nivel de líquidos

En el proyecto que se propone se controlara el nivel de líquidos en un recipiente de forma cilíndrica con los siguientes datos:

Fig. 31 Medidas del recipiente a controlar

Con los datos de la figura 31 nos basaremos para realizar los cálculos para obtener la cantidad de agua a controlar.

Cálculo del volumen. V=πr^2*h

Entonces:

V= 3.1416*(0.25m2)*0.70m

V=0.14m3

Los cuales en litros son:

1m3= 1000 litros

0.14 m3 = 140 litros

Entonces la capacidad máxima del recipiente es de 140 litros pero de los cuales para nuestro trabajo tendremos a disposición un 75% de la capacidad máxima que son 105 litros de agua a ser controlados.

3.3 La DAQ USB 6009 en el módulo de control de nivel de líquido.

La tarjeta de adquisición de datos está fijada en el interior de la caja 1 que está montada directamente en el módulo y se encuentra al lado de la caja 2 que corresponde a los de los relevadores.

Fig. 32 Disposición de la DAQ USB 6009 en el módulo

La tarjeta está conectada a la computadora directamente por medio del puerto USB (bus serial universal) por donde la tarjeta recibe su alimentación de corriente y realiza él envió y recibimiento de datos.

El número de entradas analógicas conectadas a la tarjeta corresponde a una conexión diferencial, en el cual la tensión que se mide es la diferencia entre las tensiones aplicadas a dos entradas.

La primera entrada corresponde directamente a la señal de medida emitida por el sensor ultrasónico y ocupa el pin Al0 / Al0 +, la segunda entrada corresponde GND de la fuente que alimenta al sensor ultrasónico y se encuentra en la caja 1 y está conectada al pin Al4 / Al0 – de la tarjeta. No se tiene ninguna entrada digital.

Mientras que el número de salidas digitales de la tarjeta suma a tres y pertenece a la bomba, válvula de ingreso, válvula de salida que ocupan los pines P0.0, P0.1, P0.2respectivamente, tienen en común el pin GND de la tarjeta DAQ, no se tiene ninguna salida analógica.

Los pines correspondientes a las salidas utilizadas están conectados directamente a cada una de las 3 tarjetas de interface de salida para su acondicionamiento.

Fig. 33 Pines utilizados en la DAQ USB 6009

3.4 El sensor ultrasónico en el módulo de control de nivel de líquido.

El

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