UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA
Trabajo Monogr!"#o$ %SISTEMAS DE ADQUISICI&N DE DATOS'
NOMBRE
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Ca()*r"n* Gra(* Ca+(*,,ano+
C&DIGO
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-./-012.33
CURSO
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S"+(*4a+ E,*#(r5n"#o+ Ana,5g"#o+ 6 D"g"(a,*+
DOCENTE
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Ing7 A,b*r(o Enr"89* Co)a",a Barr"o+
TACNA 0 PER: -./2
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/7 S"+(*4a+ ;* A;89"+"#"5n ;* Da(o+ La adquisición de datos es comúnmente conocida con las siglas DAQ por su significado en inglés, el cual es “data acquisition”, el cual se refiere al proceso de medir con una computadora un fenómeno físico o eléctrico. Un sistema DAQ se conforma de elementos principales! el sensor, las tar"etas de adquisición de datos #$ard%are& ' una computadora #soft%are programa(le&. )odo el proceso de adquisición de datos comien*a con el sensor, el cual es un aparato capa* de registrar los fenómenos mencionados anteriormente. +or e"emplo, queremos medir la temperatura de una $a(itación en la que se an a resguardar alimentos durante un tiempo, es mu' importante que el clima se mantenga por de(a"o de los die* grados centígrados, entonces el sensor es el dispositio que a a poder captar el frío del lugar. Las tar"etas de adquisición de datos #$ard%are& actúan como la interfa* entre una computadora ' se-ales físicas, es decir, la información recaudada por el sensor se pasa al DAQ, el cual se encarga de transformar los códigos del mundo real a los códigos digitales, como si se tratara de un intérprete que traduce de un lengua"e a otro, con el fin de que el sistema digital #es decir, cualquier computadora o dispositio electrónico& sea capa* de comprender los signos del analógico.
F"g9ra /7 istemas de Adquisición de Datos
-7 PLC
V*n(aja+ 6 D*+>*n(aja+ /ntre las principales enta"as tenemos!
4enor tiempo de ela(oración de pro'ectos! de(ido a que no es necesario di(u"ar el esquema de contactos 2
+osi(ilidad de a-adir modificaciones sin costo a-adido en otros componentes. 4ínimo espacio de ocupación. 4enor costo de mano de o(ra de la instalación. 4antenimiento económico. +osi(ilidad de go(ernar arias m1quinas con el mismo +L0. 4enor tiempo de puesta en funcionamiento.
in em(argo, ' como sucede en todos los casos, los controladores lógicos programa(les, o +L05s, presentan ciertas desenta"as como es la necesidad de contar con técnicos calificados ' adiestrados específicamente para ocuparse de su (uen funcionamiento.
F"g9ra -7 /structura interna de un +L0.
A?,"#a#"on*+ /l +L0 por sus especiales características de dise-o tiene un campo de aplicación mu' e6tenso. La constante eolución del $ard%are ' soft%are amplía constantemente este campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posi(ilidades reales. u utili*ación se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de manio(ra, control, se-ali*ación, etc., por tanto, su aplicación a(arca desde procesos de fa(ricación industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc. us reducidas dimensiones, la e6tremada facilidad de su monta"e, la posi(ilidad de almacenar los programas para su posterior ' r1pida utili*ación, la modificación o alteración de los mismos, etc., $ace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como!
/spacio reducido. +rocesos de producción periódicamente cam(iantes. +rocesos secuénciales. 4aquinaria de procesos aria(les. 7nstalaciones de procesos comple"os ' amplios. 0$equeo de programación centrali*ada de las partes del proceso. 4anio(ra de m1quinas. 4anio(ra de instalaciones. e-ali*ación ' control. 0$equeo de +rogramas e-ali*ación del estado de procesos
17 Tarj*(a Ar;9"no
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Arduino es una plataforma de $ard%are li(re, (asada en una placa con un microcontrolador ' un entorno de desarrollo, dise-ada para facilitar el uso de la electrónica en pro'ectos multidisciplinares. /l $ard%are consiste en una placa con un microcontrolador Atmel A89 ' puertos de entrada:salida. Los microcontroladores m1s usados son el Atmega;<=, Atmega>=, Atmega;>=?, A)mega= por su sencille* ' (a"o coste que permiten el desarrollo de múltiples dise-os. +or otro lado el soft%are consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lengua"e de programación +rocessing:@iring ' el cargador de arranque #(oot loader& que corre en la placa. Arduino se puede utili*ar para desarrollar o("etos interactios autónomos o puede ser conectado a soft%are del ordenador #por e"emplo! 4acromedia las$, +rocessing, 4a6:4+, +ure Data&. Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. /l entorno de desarrollo integrado li(re se puede descargar gratuitamente. /6isten diferentes tipos de tar"eta Arduino, según el tama-o de ma'or a menor se clasifican en! Arduino 4/BA, Arduino Cluetoot$, Arduino +ro, Arduino UE, Arduino ano, Arduino 4ini ' Arduino +ro 4ini.
F"g9ra 17 )ar"eta Arduino
L*ng9aj* ;* ?rogra4a#"5n /l microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lengua"e de programación Arduino #(asado en @iring& ' el entorno de desarrollo Arduino #(asado en +rocessing&. Los pro'ectos $ec$os con Arduino pueden e"ecutarse sin necesidad de conectar a un ordenador, si (ien tienen la posi(ilidad de $acerlo ' comunicar con diferentes tipos de soft%are #p.e". las$, +rocessing, 4a6 4+&. La plataforma Arduino se programa mediante el uso de un lengua"e propio (asado en el popular lengua"e de programación de alto niel +rocessing. in em(argo, es posi(le utili*ar otros lengua"es de programación ' aplicaciones populares en Arduino. Algunos e"emplos son! Faa, las$ #mediante Action cript&, +rocessing, +ure Data, etc.
A?,"#a#"on*+ Arduino puede tomar información del entorno a traés de sus pines de entrada de toda una gama de sensores ' puede afectar aquello que le rodea controlando luces, motores ' otros actuadores. La plataforma Arduino $a sido utili*ada como (ase en diersas aplicaciones electrónicas!
Goscillo! Esciloscopio de código a(ierto. /quipo científico para inestigaciones. Arduinome! Un dispositio controlador 47D7. ECDuino! un económetro que usa una interfa* de diagnóstico a (ordo que se $alla en los automóiles modernos.
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0AHino! istema de cómputo automotri* capa* de monitorear sensores como el )+, el 4A+ ' el ?> ' controlar actuadores automotrices como la (o(ina de ignición, la 1lula 7A0 ' aceleradores electrónicos. Iumane 9eader! dispositio electrónico de (a"o coste con salida de se-al de )8 que puede mane"ar una (i(lioteca de J??? títulos en una tar"eta microD. )$e Iumane +0! equipo que usa un módulo Arduino para emular un computador personal, con un monitor de teleisión ' un teclado para computadora. Ardupilot! soft%are ' $ard%are de aeronaes no tripuladas. Arduino+$one! un teléfono móil construido so(re un módulo Arduino. 4aquinas de control numérico por computadora #00&. Epen )$eremín Uno! 8ersión digital de $ard%are li(re del instrumento )$eremín. 7mpresoras D.
37 R*g"+(ro ;* Da(o+ K $oras del día. )ras la actiación, los registradores de datos normalmente se de"an sin igilancia para medir ' registrar la información durante toda la duración del período de seguimiento.
For4a(o+ ;* ;a(o+ a,4a#*na;o+ La normali*ación de los protocolos ' formatos de datos $a sido un pro(lema, pero a$ora la normali*ación es cada e* ma'or en la industria ' el G4L est1 siendo adoptado para el intercam(io de datos. /l desarrollo de la @e( em1ntica es pro(a(le que acelere esta tendencia. 0omo recurso para asegurar la lectura de los datos, la ma'oría de los fa(ricantes da la posi(ilidad de e6portar directamente o a traés del soft%are el formato A077 o )G), con el cual podemos o(tener los datos f1cilmente con el (loc de notas ó en /6cel directamente.
Pro(o#o,o+ ;* #o49n"#a#"5n 8arios protocolos $an sido normali*ados, inclu'endo un protocolo inteligente, el D7H;>, e6isten algunos instrumentos que permiten conectarlos a una ariedad de registradores de datos. /l uso de esta norma no $a ganado muc$a aceptación fuera de la industria del medio am(iente. Algunas compa-ías fa(ricantes de registradores de datos tam(ién est1n apo'ando el est1ndar 4EDCU, este se $a utili*ado tradicionalmente para control industrial ' e6isten numerosos instrumentos 5
industriales que soportan este est1ndar de comunicación. Etro protocolo que empie*a a ser m1s ampliamente utili*ado se (asa en 0an (us #7E ;;=M=&. Algunos registradores de datos utili*an un entorno de programación fle6i(le para adaptarse a los diersos protocolos est1ndar.
A?,"#a#"on*+
/stación meteorológica superisada. #)emperatura, Iumedad, 8elocidad ' dirección del iento, lluia caída&. 9egistro $idrológico #iel del agua, caudal, conductiidad del agua, +I del agua& N Co'as marinas para el registro de meteorológico. 4edición para control de calidad de transporte de alimentos o medicamentos perecederos durante la cadena de frío #Almacen, t ransporte&. 9egistradores de inestigación de fauna sala"e. An1lisis del perfil de carga de consumo a la red eléctrica de industrias. La ca"a negra de los aiones que registra innumera(les aria(les de uelo. /l 0ontrolador de motor de los e$ículos registra eentos para identificar posi(les fallas intermitentes. 9egistrador de Datos de la )raesía se utili*a en (arcos de mediano o gran porte ' es o(ligatorio en los ma'ores de ?? toneladas
@7 S"+(*4a ;* #*,9,ar millones de líneas de código, inclu'endo millones de líneas de G4L, >,= millones de líneas de lengua"e 0, >,; millones de líneas de Faa ' ;,OJ millones de líneas de 0PP.
V*n(aja+ ;*, +"+(*4a An;ro";
/l código de Android es a(ierto! Boogle li(eró Android (a"o licencia Apac$e. 0ualquier persona puede reali*ar una aplicación para Android. Io' día $a' m1s de : son gratis. Adem1s la li(ertad de código permite adaptar Android a (astantes otros dispositios adem1s de teléfonos celulares. /st1 implantado en )a(lets, B+, relo"es, microondas, incluso $a' por i nternet una ersión de Android para +0. /l sistema Android es capa* de $acer funcionar a la e* arias aplicaciones ' adem1s se encarga de gestionarlas, de"arlas en modo suspensión si no se utili*an e incluso cerrarlas si llean un periodo determinado de inactiidad.
D*+>*n(aja+ ;*, +"+(*4a An;ro"; 6
A pesar de ser una enta"a el ser un sistema multitarea! /l $ec$o de tener arias aplicaciones a(iertas $acen que el consumo de la (atería aumente ' como no todas las aplicaciones Android las cierra $a' que instalar una aplicación para que las cierre. Duración de la (atería! la (atería en un celular Android se agota mu' r1pido. +oco intuitio! +ara la ma'oría el sistema operatio es mu ' complicado.
An;ro"DAQ /s un completo sistema de adquisición de datos para Android. /l módulo AndroiDAQ es mu' peque-a, totalmente programa(le, ' mu' potente, multiHnúcleo de una sola tar"eta, ca(le e inal1m(rica plataforma de adquisición de datos, que se utili*a para la creación de prototipos ' el desarrollo de la electrónica. AndroiDAQ es mu' (a"o costo por la adquisición de datos de canal ' de 7 : E dispositio de control que fue dise-ado para satisfacer las muc$as deficiencias de otros productos de adquisición de datos disponi(les en el mercado. AndroiDAQ es mu' fle6i(le en dise-o con una gran cantidad de usos para la interfa* de soft%are Android u otro con el mundo e6terior. AndroiDAQ se puede utili*ar para la ro(ótica, la monitori*ación de procesos ' sistemas de control, periféricos ' electrodomésticos inteligentes, ' cualquier otra cosa que su imaginación puede imaginar. /ste módulo es compati(le con Android , La(87/@ , FA8A , +'t$on ' otros lengua"es de programación.
A?,"#a#"on*+ /l módulo AndroiDAQ se puede utili*ar para!
Los e6perimentos científicos, pro'ectos de clase, ' mediciones de campo +aso a paso, sero, esco(illas otros controles del motor ' de la 00. Android ' otros periféricos inteligentes que inclu'en m1quinas e6pendedoras inteligentes 0ontrol de >D ' D ' la impresora o arios e"es de control de la m1quina : 00 istemas de gestión de energía a (ordo de e$ículos eléctricos ' solares Dispositios ' equipos inteligentes (iométricas ' médicos Un solo a multiHruedas accionadas de e$ículos ro(óticos de 4ulticopter, Quadcopter, ' otros e$ículos aéreos no tripulados Quadrapod ' Ie61podo ' otros ro(ots con patas múltiples. Cípodes, equili(rando los ro(ots, ' m1s diersión con la ro(ótica. 4ediciones clim1ticas, los terremotos, registro de datos, ' otras prue(as de detección a distancia ' operaciones. eguridad en el $ogar, sistemas de riego automati*ados, control de la iluminación de aidad.
0on este módulo, se puede dise-ar f1cilmente ' desarrollar sistemas de accionamiento de control ro(ótico con retroalimentación, la adquisición remota de datos ' sistemas de control, ' las interfaces de control de sensores electrónicos ' circuitosR todos los cuales pueden ser controlados directamente por el teléfono Android, +0, ordenador port1til o una ta(leta, (a"o @indo%s, Linu6 u otros sistemas operatios.
27 S*n+or*+ "n(*gra;o+ Un sensor integrado es un aparato peque-o que est1 dise-ado para almacenar datos importantes. /stos tipos de sensores se com(inan o SintegranS con el $ard%are de procesamiento de se-ales en un dispositio compacto. /ste enfoque todoHenHuno permite que el sensor para eniar se-ales que se pueden utili*ar inmediatamente, sin tratamiento o la amplificación adicional. 7
La capacidad de procesamiento ' de detección de se-ales com(inadas $acen que estas unidades sean ideales para soluciones Sllae en manoS, en los que se pueden instalar con mu' pocas preparaciones. Los sensores integrados pueden a$orrar espacio ' peso en comparación con otras tecnologías de recolección de datos. /stos tipos de sensores tam(ién reducen el tiempo necesario para dise-ar un nueo dispositio, puesto que el método de adquisición de datos no necesita ser reHingeniería. Un sensor listo para usar se puede instalar r1pidamente. Los sensores integrados tam(ién son in$erentemente reempla*a(les. /stas unidades a menudo se producen en masa como componentes listos para el uso. i e6iste un mal funcionamiento de los sensores instalados o se rompen, un técnico puede intercam(iar r1pidamente la pie*a defectuosa con un duplicado e6acto. La naturale*a integrada de estos sensores elimina la necesidad de solucionar pro(lemas ' reempla*ar los componentes intrincados.
F"g9ra 17 ensor integrado
A?,"#a#"on*+ Ia' muc$as aplicaciones diferentes para los sensores integrados, entre ellas!
/n las industrias de e$ículos ' aeroespacial, estos sensores se utili*an a menudo para la recopilación de datos del acelerómetro. /sto puede proporcionar un ordenador de a (ordo con la información ital acerca de la aceleración ' la deceleración de un e$ículo. Colsas de aire de automóiles ' sistemas de emergencia de aiones son dos e"emplos en los datos del sensor integrado es crítica. Los sensores de presión ' temperatura se instalan $a(itualmente en los motores o sistemas am(ientales. La retroalimentación de un sensor peque-o a menudo es útil para $acer a"ustes autom1ticos que mantienen una m1quina a su m16imo rendimiento. La industria médica tam(ién $ace uso frecuente de sensores integrados. 4uc$os sensores son capaces de identificar peque-as cantidades de una sustancia química. /stos pueden ser utili*ados por los grupos de inestigación farmacéutica ' los médicos del $ospital para seguir de cerca un e6perimento o prue(a médica. /l tama-o compacto de un sensor integrado $ace posi(le reunir datos que serían inaccesi(les por otros medios. Los sensores integrados de tecnología de consumo son mu' comunes en equipo de comunicaciones. Los teléfonos celulares, computadoras port1tiles ' c1maras digitales son e"emplos de dispositios que a menudo contienen sensores integrados. /n una c1mara, por e"emplo, un sensor integrado puede utili*arse para recoger datos de lu* ' permitir que la e6posición para a"ustar correctamente. Un tipo de sensor puede ser instalado en una ariedad de modelos de c1mara, de(ido a que el componente integrado es simple ' estandari*ada.
Con#,9+"on*+ Bracias a la cone6ión del istemas de Adquisición de Datos con una computadora se pueden o(tener muc$os (eneficios ' aproec$ar el rendimiento que esta tiene, tal como la potencia
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del procesador, la isuali*ación ' la conectiidad ofreciendo soluciones m1s confia(les, accesi(les ' m1s renta(les en comparación con muc$os otros equipos. Los sistemas de adquisición de datos se utili*an en todas las industrias, tales como plantas de procesos químicos, (ienes de consumo tales como c1maras, teléfonos móiles, etc., ' en los la(oratorios. Los sensores inteligentes representan una nuea tecnología ' un nueo concepto de plantear el acondicionamiento ' adquisición de se-ales analógicas. Un sensor inteligente puede acoplarse a un (us digital o cuasidigital, permitiendo una me"or ' m1s r1pida transferencia de información.
R*!*r*n#"a+ b"b,"ogr!"#a+
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