Red de sensores de temperatura

Red de sensores de temperatura

I. Portada.

II. Índice:

1. Portada        1
2. Índice        2
3. Introducción        3
4. Desarrollo        5

1. Descripción        5
2. Selección de componentes        7
3. Diagrama de bloques del sistema propuesto        11
4. Diagrama de circuito electrónico propuesto        12
5. Pin-Out de los elementos conectados al controlador principal        13
6. Tabla de entradas y salidas conectadas al controlador principal con base al diseño propuesto        14        
7. Lista de material (costos y total de dinero a gastar)        15

8. Algoritmo de programación propuesto para el sistema        16

9. Cronograma de actividades a desarrollar para la implementación del sistema propuesto        17

1. Anexos        20

1. Introducción:

El presente documento describe en detalle la elaboración de una red de sensores de temperatura con microcontrolador.

La temperatura es una magnitud física que poseen los cuerpos rígidos, gases, etc., y que es la energía cinética que contiene ese cuerpo en un instante de tiempo, en otras palabras es la medida en la que se puede dictaminar si un  cuerpo está caliente o esta frio, esto con ayuda de un sensor de temperatura y esto se hace mediante escalas de temperatura como lo son Celsius, Kelvin, Fahrenheit.

La temperatura es un factor a considerar para todo ya que un gran incremento en la temperatura por ejemplo de una maquina industrial causaría desperfectos en ella, tan solo en el cuerpo humano un incremento de temperatura mayos a 36 grados Celsius podría causar un grave daño en el organismo, de la misma manera  pasan cuando tienen temperaturas menores de los 36 grados Celsius  se podría caer hipotermia, por ello el control de temperatura es un factor a considerar, y la industria no es la excepción ya que la temperatura puede influir en causar a la misma maquina o al producto etc.

El control de temperatura ha sido un tema de interés para la ingeniería, por ello se han implementado diferentes sistemas de control de temperatura ya sea para aumentar la temperatura si se desea o hacer que esta descienda, para ello se tiene sistemas de calefacción, ciclos de refrigeración, llevado de aire que comúnmente se le conoce como aire acondicionado.

Este tipo de sistemas de control se pueden encontrar en todo tipo de instalaciones desde hogares, establecimientos, pequeñas empresas e industrias a gran escala. La importancia de estos sistemas de control es tal que siempre se consideran en este tipo de instalaciones.

Por ello es que el control de  la temperatura permite ambientar un cuarto con personas, reducir el daño de máquinas por aumento de temperatura, reducir riesgos de cortos eléctricos, incendios entre una serie de factores tales que hacen que la temperatura sea importante.

Para el control de la temperatura se hace uso de la tecnología de sistemas automatizados dotados de sensores y actuadores los cuales al recibir datos atreves de Sensor de temperatura se decide si la temperatura es la adecuada o es demasiado alta, y en base a estas consideraciones los actuadores entran en acción, ya sean ventiladores, ciclos de refrigeración etc.

Los microcontroladores son pequeños dispositivos electrónicos que son considerados “computadoras dentro de un chip”, obviamente con recursos más limitados hablando de CPU,RAM,ROM, periféricos entre otras cosas, enfocándonos en este caso se hará énfasis en los microcontroladores PIC de Microchip, los cuales tiene distintos módulos que son realmente útiles, como comparadores, conversar analógico digital, PWM entre muchas más, para el caso de control de temperatura se utilizará el convertidor analógico digital.

1. Desarrollo:

4.1 Descripción:

El proyecto a implementar es una red de sensores de temperatura con microcontrolador y PC, para ser más específicos es un sistema de telecomunicaciones de 3 sensores de temperatura conectados en red, proveen de información sobre una maquina o  proceso, deben enviar información (en grados Celsius), a una PC, cada vez que sea requerido desde el teclado, mediante comandos previamente establecidos, hacia una terminal serie. Usando el protocolo de comunicaciones RS232 y pudiendo usar físicamente RS485.

Esta red de sensores se va a utilizar para medir la temperatura de un proceso o de una máquina, en este caso implementaremos esta red de sensores en los gabinetes que se encuentra dentro de un cuarto de telecomunicaciones.

El sistema contendrá lo siguiente:

ARDUINO UNO: Con esta placa de programación Arduino UNO desarrolla dispositivos o realiza proyectos de manera muy sencilla y olvídate de diseñar la etapa de control, no importa si eres hobbista, estudiante, técnico o profesional.La placa Arduino UNO puede tomar información del entorno a través de sus entradas analógicas y digitales para controlar casi cualquier cosa como luces, motores y otros actuadores. El software de programación de esta placa es abierto, la distribución de sus pines es XBee. Tiene 6 pines de entrada analógica y además es compatible con campos extra para funciones como Bluetooth, infrarrojo y otros sensores.

ARDUINO MINI: La Arduino Mini es una pequeña placa microcontrolador originalmente basado en el ATmega168 , pero ahora suministra con el 328. ( hoja de datos ), destinado para su uso en placas universales y cuando el espacio es un premio. Cuenta con 14 pines digitales de entrada / salida (de los cuales 6 se pueden utilizar como salidas PWM), 8 entradas analógicas, y un 16 MHz del oscilador de cristal. Se puede programar con el adaptador de serie USB u otro USB o RS232 a TTL adaptador serie.

El nuevo Mini (revisión 05) tiene un nuevo paquete para el ATmega328 , que permite a todos los componentes que estar en la parte superior del tablero. También tiene un botón de reinicio a bordo. La nueva versión tiene la misma configuración de pines como la revisión 04.

PANTALLA LCD LM016: El LCD(Liquid Crystal Dysplay) o pantalla de cristal líquido es un dispositivo empleado para la visualización de contenidos o información de una forma gráfica, mediante caracteres, símbolos o pequeños dibujos dependiendo del modelo. Está gobernado por un microcontrolador el cual dirige todo su funcionamiento.

dispone de 2 filas de 16 caracteres cada una. Los píxeles de cada símbolo o carácter, varían en función de cada modelo.

• LM35: El LM35 es un sensor de temperatura analógico, con una precisión calibrada de 1ºC. No necesita circuitería externa ni ajustes de calibración para funcionar, su rango de medición abarca desde -55°C hasta 150°C. La salida es lineal y cada grado centígrado equivale a 10mV, el empaquetado de estes sensor es through-hole TO-92. Es ideal para aplicaciones remotas ya que consume menos de 60 mA de corriente.
  Es compatible con Arduino, PIC, EMBED, AVR o cualquier microcontrolador.

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Max 485:

l RS485 es un estándar de comunicaciones ampliamente empleado en industria que podemos emplear en procesadores como Arduino para leer o escribir en otros dispositivos.

El RS485 es sencillo, robusto y, a diferencia de otras tecnologías propietarias, su uso es es gratuito. Por estos motivos, muchos dispositivos sensores y actuadores lo han adoptado como forma de comunicación, siendo frecuente en el ámbito industrial.

Una de las ventajas del RS485 es la larga distancia de transmisión. El alcance depende de la velocidad, siendo posible conseguir 35 Mbps en distancias inferiores a 10 metros, y hasta 100 Kbps en distancias hasta 1200 metros.

El RS485 es un protocolo de capa física según el modelo OSI. Es decir, no pone normas ni restricciones sobre el contenido, forma, o codificación de los mensajes enviados. Por tanto, podemos emplearlo para enviar cualquier tipo de señal, como por ejemplo una sea digital, PWM, puerto serie o bus I2C.

Un bus RS485 dispone de dos conductores denominados A y B (inversora). Para ellos se suele emplear un cable de par trenzado para aumentar la inmunidad al ruido. Es posible acceder hasta 32, 128 o 254 estaciones empleando un único par trenzado.

El protocolo funciona, simplemente, invirtiendo la tensión entre A (no inversora) y B (inversora):

• Cuando A+ y B- se considera estado LOW.
• Cuando A- y B+ se considera estado HIGH.

Con RS485 podemos establecer comunicación simplex, half-duplex y full-duplex. Sin embargo, para la comunicación full-duplex tendremos que establecer dos canales distintos, y disponer de un receptor y emisor en cada uno de los terminales.

El RS485 se emplea frecuentemente en combinación con UARTs, para enviar la señales a largas distancias. También es habitual encontrarlo como capa física en una implantación de protocolo Modbus.

Proyectos con RS485 incluyen automatización de plantas industriales. También se emplea en ámbitos de automoción e incluso en aviones para la conexión de dispositivos. Otros ejemplos de uso incluyen automatización de edificios, monitorización de sistemas fotovoltaicos, o control grandes sistemas de iluminación o sonido como en conciertos de música.

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