Presentación smt
- 1. UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE ELÉCTRICA DEPARTAMENTO DE SISTEMAS Y AUTOMÁTICA IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE MONITOREO DE TEMPERATURA PARA OBTENER MEDICIONES DEL EQUIPO EVAPORADOR-CONDENSADOR VERTICAL DEL LABORATORIO DE INGENIERIA QUÍMICA HACIENDO USO DEL MICROCONTROLADOR PIC18F2550 Autores: Salas J. José G. Vitriago R. Simón A. Tutor: Ing. Luis Llave.
- 2. Proceso de medición de temperatura lento y totalmente manual Limitación en la cantidad de puntos de lectura de medición, lo que genera baja exactitud. Limitación de equipos de medición de temperatura debido a su alto costo. Facilitarle al estudiante la elaboración de las distintas prácticas realizadas con el evaporador-condensador vertical. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
- 3. Implementar un sistema de monitoreo de temperatura en el equipo evaporador-condensador vertical del laboratorio de ingeniería química haciendo uso del microcontrolador PIC18F2550. Evaluar las características actuales del proceso de medición de temperatura en el equipo para determinar las debilidades presentes en el mismo. Seleccionar el sensor de temperatura 1-Wire® a emplear para realizar las mediciones. OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- 4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Diseñar una tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, en donde se reciban los valores provenientes de los sensores de temperatura 1-wire®. Diseñar un software en visual studio C# 2008 que permita mostrar los datos recibidos por la tarjeta de adquisición de datos, mediante una gráfica de perfil de temperatura. Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema.
- 5. • Facilidad en el desarrollo de las prácticas con el evaporador condensador vertical. • Por su pequeño tamaño, se podrán conectar hasta 100 sensores en el equipo en el cual se realizarán las mediciones, sabiendo que cada sensor representa un punto de medición. JUSTIFICACIÓN
- 6. JUSTIFICACIÓN • Cada sensor digital de temperatura será instalado firmemente en cada punto del equipo evaporador-condensador vertical, colocados equidistantes con la idea de ocupar toda la longitud del equipo. • El Costo de cada sensor es 40 veces más económico que un termómetro digital.
- 7. • Permitir la visualización en tiempo real del valor cada sensor. • Visualizar serial único de cada dispositivo. • Crear la gráfica del perfil de temperatura. • Almacenar valores de temperatura en un archivo de texto. ALCANCE
- 9. Tecnología 1-Wire Protocolo de comunicación 1-Wire Se puede describir al protocolo de comunicaciones 1-Wire® como una secuencia de transacciones de información, la cual, se desarrolla según los siguientes pasos: 1) Inicialización 2) Comandos y funciones de ROM 3) Comandos y funciones de control y memoria 4) Transferencia de bytes o datos
- 10. Tecnología USB UNIVERSAL SERIAL BUS (USB) El Universal Serial Bus (bus serial universal) o Conductor Universal en Serie (CUS), es un puerto que sirve para conectar periféricos a un ordenador. Fue creado en 1996 por siete empresas (que actualmente forman el consejo directivo): IBM, Intel, Northern Telecom, Compaq, Microsoft, Digital Equipment Corporation y NEC. Los dispositivos USB se clasifican en cuatro tipos según su velocidad de transferencia de datos: Baja velocidad (1.0) Velocidad completa (1.1) Alta velocidad (2.0) Super alta velocidad (3.0)
- 11. Tecnología USB UNIVERSIAL SERIAL BUS (USB) Baja velocidad (1.0): Tasa de transferencia de hasta 1,5 Mbps (192 KB/s). Utilizado en su mayor parte por dispositivos de interfaz humana (Human interface Device, en inglés) como los teclados, los ratones, las cámaras web, etc. Velocidad completa (1.1): Tasa de transferencia de hasta 12 Mbps (1,5 MB/s), según este estándar pero se dice en fuentes independientes que habría que realizar nuevamente las mediciones. Ésta fue la más rápida antes de la especificación USB 2.0, y muchos dispositivos fabricados en la actualidad trabajan a esta velocidad.
- 12. Tecnología USB UNIVERSIAL SERIAL BUS (USB) Alta velocidad (2.0): Tasa de transferencia de hasta 480 Mbps (60 MB/s) pero por lo general de hasta 125Mbps (16MB/s). Está presente casi en el 99% de las computadoras actuales. El cable USB 2.0 dispone de cuatro líneas, un par para datos, una de corriente y una de toma de tierra. Super alta velocidad (3.0): Tiene una tasa de transferencia de hasta 4.8 Gbps (600 MB/s). Esta especificación es diez veces mas veloz que la anterior 2.0 y se lanzó a mediados de 2009 por Intel.
- 13. Tecnología USB UNIVERSIAL SERIAL BUS (USB) Descripción de los pines de un conector USB Tipos diferentes de conectores USB (de izquierda a derecha): micro USB macho, mini USB tipo B macho, tipo B macho, tipo A hembra, tipo A macho.
- 14. Tecnología USB UNIVERSAL SERIAL BUS (USB) Las señales del USB se transmiten en un cable de par trenzado con impedancia característica de 90 Ω ± 15%, cuyos hilos se denominan D+ y D-. Cable de datos de un conector USB El trenzado de los cables se debe al ruido e interferencias que se puedan originar durante la transferencia de datos en el cable USB.
- 15. Fase I. Evaluar las características actuales del proceso de medición de temperatura en el equipo para determinar las debilidades presentes en el mismo. Fase II. Seleccionar el sensor de temperatura 1-Wire® a emplear para realizar las mediciones. Fase III. Diseñar una tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, en donde se reciban los valores provenientes de los sensores de temperatura 1-wire®. Fase IV. Diseñar un software en visual studio C# 2008 que permita mostrar los datos recibidos por la tarjeta de adquisición de datos, mediante una gráfica de perfil de temperatura. Fase V. Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema. FASES METODOLÓGICAS
- 16. Análisis de Resultados Evaluar las características actuales del proceso de medición de temperatura en el equipo para determinar las debilidades presentes en el mismo. ¿Con qué instrumento se está realizando la medición de temperatura en el equipo? ¿En cuántos puntos se están realizando las mediciones de temperatura en el equipo? ¿Cuales son las debilidades e inconformidad del proceso de medición de temperatura actual en el equipo?
- 17. Análisis de Resultados Seleccionar el sensor de temperatura 1-Wire® a emplear para realizar las mediciones.
- 18. Análisis de Resultados Diseñar una tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, en donde se reciban los valores provenientes de los sensores de temperatura 1-wire®.
- 19. Análisis de Resultados Diseñar una tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, en donde se reciban los valores provenientes de los sensores de temperatura 1-wire®. (a) (b) (c) Esquemático de la Tarjeta de Adquisición de Datos (TAD) (a). Vista “AirtWork”, (b). Vista “Normal”, (c). Vista “Real World” Diseño del Esquemático en PCB Wizard:
- 20. Análisis de Resultados Diseñar una tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, en donde se reciban los valores provenientes de los sensores de temperatura 1-wire®. Para el diseño de la tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, se hiso uso del PIC18F2550
- 21. Análisis de Resultados Diseñar una tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, en donde se reciban los valores provenientes de los sensores de temperatura 1-wire®. Algunas características del microcontrolador empleado se muestran a continuación:
- 22. Análisis de Resultados Configuración de Fusibles en PIC CCS y Diagrama de Bloques del PIC18F2550
- 23. Análisis de Resultados Configuración de Fusibles en PIC CCS y Diagrama de Bloques del PIC18F2550
- 24. Análisis de Resultados Diseñar una tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, en donde se reciban los valores provenientes de los sensores de temperatura 1-wire®. Simulación en el Software Proteus:
- 25. Análisis de Resultados Diseñar una tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, en donde se reciban los valores provenientes de los sensores de temperatura 1-wire®. Pantalla LCD y su Declaración en PIC CCS:
- 26. Análisis de Resultados Diseñar una tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, en donde se reciban los valores provenientes de los sensores de temperatura 1-wire®. Sensor Digital de Temperatura DS1820 ó DS18S20 y su respectiva declaración del pin de datos DQ en PIC CCS
- 27. Análisis de Resultados Diseñar una tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, en donde se reciban los valores provenientes de los sensores de temperatura 1-wire®.
- 28. Análisis de Resultados Diseñar una tarjeta de adquisición de datos con comunicación USB, en donde se reciban los valores provenientes de los sensores de temperatura 1-wire®.
- 29. Análisis de Resultados Diseñar un software en visual studio C# 2008 que permita mostrar los datos recibidos por la tarjeta de adquisición de datos, mediante una gráfica de perfil de temperatura.
- 30. Análisis de Resultados Diseñar un software en visual studio C# 2008 que permita mostrar los datos recibidos por la tarjeta de adquisición de datos, mediante una gráfica de perfil de temperatura. Funcionamiento del Software a través de la Simulación en Proteus:
- 31. Análisis de Resultados Diseñar un software en visual studio C# 2008 que permita mostrar los datos recibidos por la tarjeta de adquisición de datos, mediante una gráfica de perfil de temperatura. Menú Opciones y sus Submenús
- 32. Análisis de Resultados Diseñar un software en visual studio C# 2008 que permita mostrar los datos recibidos por la tarjeta de adquisición de datos, mediante una gráfica de perfil de temperatura. Menú Ver y su Submenú
- 33. Análisis de Resultados Diseñar un software en visual studio C# 2008 que permita mostrar los datos recibidos por la tarjeta de adquisición de datos, mediante una gráfica de perfil de temperatura. Menú Ayuda y su Submenú
- 34. Análisis de Resultados Diseñar un software en visual studio C# 2008 que permita mostrar los datos recibidos por la tarjeta de adquisición de datos, mediante una gráfica de perfil de temperatura. Propiedades del ActiveX UsbHidPort ActiveX que permite la comunicación USB: ActiveX UsbHidPort
- 35. Análisis de Resultados Diseñar un software en visual studio C# 2008 que permita mostrar los datos recibidos por la tarjeta de adquisición de datos, mediante una gráfica de perfil de temperatura. Gráfica de Perfil de Temperatura:
- 36. Análisis de Resultados Diseñar un software en visual studio C# 2008 que permita mostrar los datos recibidos por la tarjeta de adquisición de datos, mediante una gráfica de perfil de temperatura. Guardar Valores en un archivo de Texto:
- 37. Análisis de Resultados Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema. Válvula de diafragma HV-11
- 38. Análisis de Resultados Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema. Manómetro PI-01
- 39. Análisis de Resultados Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema. Puntos marcados en el Equipo Evaporador
- 40. Análisis de Resultados Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema. Ubicación de la termocupla tipo k en el primer punto más bajo del evaporador Valor de temperatura en ese punto
- 41. Análisis de Resultados Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema. Ubicación de la termocupla tipo k en el segundo punto del evaporador Valor de temperatura en ese punto
- 42. Análisis de Resultados Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema. Ubicación de la termocupla tipo k en el tercer punto del evaporador Valor de temperatura en ese punto
- 43. Análisis de Resultados Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema. Ubicación de la termocupla tipo k en el cuarto punto del evaporador Valor de temperatura en ese punto
- 44. Análisis de Resultados Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema. Ubicación del sensor en el primer punto más bajo del evaporador Valor de temperatura en ese punto
- 45. Análisis de Resultados Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema. Ubicación del sensor en el segundo punto más bajo del evaporador Valor de temperatura en ese punto
- 46. Análisis de Resultados Realizar un conjunto de pruebas para validar el funcionamiento del sistema. Tabla comparativa entre las mediciones con la termocupla tipo k y el sensor de temperatura DS1820.
- 47. CONCLUSIONES • Se realizó un estudio de las características actuales del proceso de medición de temperatura en el equipo, determinando que éste se realiza totalmente manual haciendo lenta la realización de las prácticas. • Se seleccionó el sensor de temperatura que cumple con los requerimientos del sistema. • Se estableció la comunicación entre el PIC18F2550 (Maestro) y los sensores DS1820 (Esclavos) bajo el protocolo 1-wire®. • Se diseñó e implementó la TAD. • Se creó el software en el entorno Visual Studio C# 2008, con capacidad de comunicación USB.
- 48. • Se estableció la comunicación entre la TAD y la PC (Visual Studio C# 2008) bajo el protocolo USB. • Se puso en funcionamiento el sistema SMT-Cy-Gus en el Laboratorio de Ingeniería Química (LIQ) y se realizaron lecturas de la temperatura del equipo evaporador-condensador vertical. • Se estableció la comparación entre las lecturas obtenidas a través de la termocupla tipo k y el sistema SMT-Cy-Gus, observando alta precisión entre ellas. CONCLUSIONES • Se añadieron las siguientes funcionalidades al software: Cálculo de temperatura promedio, almacenamiento de valores de temperatura en un archivo de texto, visualización de la gráfica de perfil de temperatura y cantidad de sensores conectados con sus respectivos seriales.
- 49. Existen dos formas de visualizar los valores de temperatura medidos: • Por medio de la pantalla LCD de 16x2 que contiene la TAD, en la cual muestra cantidad de sensores conectados al bus 1-wire® y el respectivo valor en °C de cada sensor. • Por medio del software realizado, se permite apreciar en tiempo real el valor de temperatura en °C de cada sensor, así como también el serial único de cada dispositivo conectado al bus 1-wire®. CONCLUSIONES
- 50. RECOMENDACIONES • Realizar los agujeros necesarios en el equipo evaporador y fijar los sensores de temperatura 1-Wire®. • Conectar la TAD a la PC sin ningún sensor instalado. • Construir una caja a la TAD de manera de que se conserve su estado. • Añadir al software la función de reconocer la ubicación de cada sensor en el equipo. • incluirle al sistema medición de variables como: Presión, nivel y humedad. • En caso de que se desee utilizar la TAD como dispositivo portátil, agregar al circuito de ésta, los componentes necesarios para que pueda ser alimentada con una batería.