INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MORELIA
DEPART DEPARTAME AMENTO NTO DE DE INGENI INGENIERI ERIA A MEC NICA NICA
AUTOMA TIZACIÓN INDUSTRIAL INDUSTRIA L
REPORTE: REPORTE: FLUJOME FLUJ OMETRO TRO
PRESENTA(n): AGUIRRE VEGA DAVID DAV ID EDUARDO CENDEJAS AMEZCUA ERICK ALBERTO CORTES CORTES CORTES RAFAEL ORDAZ MADRIGAL RUBEN
PROFESOR: LUIS JAVIER GALVÁN VENEGAS
MORELIA, MICHOACÁN
1 de Noviembre de 2016 1
MEDICIÓN DE FLUJO La medición de flujo es de gran importancia a nivel industrial, de echo de todas las variables conocidas medibles es la más importante. Ninguna otra variable tiene la importancia de esta, ya que sin mediciones de flujo, sería imposible el balance de materiales, el control de calidad y aún la operación de procesos continuos. Básicamente, existen dos formas de medir el flujo: el caudal y el flujo total. El caudal es la cantidad de fluido que pasa por un punto determinado en cualquier momento dado. El flujo total de la cantidad de fluido por un punto determinado durante un periodo de tiempo específico. El nombre del proyecto es “flujometro” por lo que se sobre entiende que será la
medición de flujo en un sistema. La medición se llevará a cabo con la ayuda de un sensor de flujo y la implementación de Arduino para llevar un control de la variación del flujo que esté pasando por el sensor y adecuar las revoluciones que tenga la bomba para evitar pérdidas de nivel en el contenedor de agua que en alguna aplicación en la realidad podría ser en una pecera para evitar que el nivel de agua baje y así conservar nuestro ecosistema acuático en casa o en algún establecimiento o acuario con todos los seres vivos.
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OBJETIVOS -
Control de una variable específica, en este caso flujo, con la implementación de los conocimientos obtenidos en el curso de Arduino para realizar dicho control . Evitar pérdida de nivel de un fluido (agua) en un contenedor.
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Realizar un sistema funcional completo para visualizar claramente el control de flujo y que sea adaptable a cambios aleatorios que se presenten en el mismo.
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Comprobar la importancia del control de variables.
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Crear estructura del sistema que sea creativa, ayude a la fácil apreciación de lo que se está haciendo y buscar que sea amigable con el medio ambiente.
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Lograr la integración de diferentes campos de conocimiento para la creación general del proyecto.
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Adquirir conocimiento sobre el funcionamiento de sensores de flujo.
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Causar una buena impresión del proyecto desde lo visual hasta el mismo funcionamiento.
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Lograr una aprobación satisfactoria de la asignatura.
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SENSOR DE FLUJO DE AGUA YF-S201 ELECTROMAGNÉTICO Su principio de medida está basado en la Ley de Faraday, la cual expresa que al pasar un fluido conductivo a través de un campo magnético, se produce una fuerza electromagnética (F.E.M.), directamente proporcional a la velocidad del mismo, de donde se puede deducir también el caudal. Está formado por un tubo, revestido interiormente con material aislante. Sobre dos puntos diametralmente opuestos de la superficie interna se colocan dos electrodos metálicos, entre los cuales se genera la señal eléctrica de medida. En la parte externa se colocan los dispositivos para generar el campo magnético, y todo se recubre de una protección externa, con diversos grados de seguridad. El flujo completamente sin obstrucciones es una de las ventajas de este medidor. El fluido debe ser ligeramente conductor debido a que el medidor opera bajo el principio de que cuando un conductor en movimiento corta un campo magnético, se induce un voltaje. Puesto que le voltaje generado es directamente proporcional a la velocidad del fluido, una mayor velocidad de flujo genera un voltaje mayor. Su salida es completamente independiente de la temperatura, viscosidad, gravedad específica o turbulencia. Los tamaños existentes en el mercado van desde 5 mm hasta varios metros de diámetro. Sus especificaciones generales son:
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BOMBA PES-70 LITTLE GIANT DE AGUA SUMERGIBLE
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Especificaciones técnicas generales
*Algunas de éstas especificaciones no aplican a nuestra bomba en particular debido a que es semi-nueva.
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ARDUINO
Arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código abierto (open-source) basada en hardware y software flexibles y fáciles de usar. Está pensado para artistas, diseñadores, como hobby y para cualquiera interesado en crear objetos o entornos interactivos. Arduino puede sentir el entorno mediante la recepción de entradas desde una variedad de sensores y puede afectar a su alrededor mediante el control de luces, motores y otros artefactos. El micro-controlador de la placa se programa usando el Arduino Programming Language (basado en Wiring) y el Arduino Development Environment (basado en Processing). Los proyectos de Arduino pueden ser autónomos o se pueden comunicar con software en ejecución en un ordenador (por ejemplo con Flash, Processing, MaxMSP, etc.). Las placas se pueden ensamblar a mano o encargarlas pre-ensambladas; el software se puede descargar gratuitamente. Los diseños de referencia del hardware (archivos CAD) están disponibles bajo licencia open-source, por lo que eres libre de adaptarlas a tus necesidades. Ventajas del uso de arduino Hay muchos otros tipos de micro-controladores y plataformas micro-controladoras que se encuentran disponibles para computación física. Parallax Basic Stamp, Netmedia’s BX-24, Phidgets, MIT’s Handyboard, y muchas otras ofertas de funcionalidad similar. Todas estas herramientas toman los desordenados detalles de la programación de micro-controlador y la encierran en un paquete fácil de usar. Arduino también simplificael proceso de trabajo con micro-controladores, pero ofrece algunas ventajas para profesores, estudiantes y aaficionados interesados sobre otros sistemas: 7
Barato: Las placas Arduino son relativamente baratas comparadas con otras plataformas micro-controladoras. La versión menos cara del módulo Arduino puede ser ensamblada a mano, e incluso los módulos de Arduino pre-ensamblados cuestan menos de 50$. Multiplataforma: El software de Arduino se ejecuta en sistemas operativos Windows, Macintosh OSX y GNU/Linux. La mayoría de los sistemas micro-controladores están limitados a Windows. Entorno de programación simple y claro en su funcionamiento: El entorno de programación de Arduino es fácil de usar para principiantes, pero suficientemente flexible para que usuarios avanzados puedan aprovecharlo también. Para profesores, está convenientemente basado en el entorno de programación Processing, de manera que estudiantes aprendiendo a programar en ese entorno estarán familiarizados con el aspecto y la imagen de Arduino. Código abierto y software extensible: El software Arduino está publicado como herramientas de código abierto, disponible para extensión por programadores experimentados. El lenguaje puede ser expandido mediante librerías C++, y la gente que quiera entender los detalles técnicos pueden hacer el salto desde Arduino a la programación en lenguaje AVR C en el cual está basado. De forma similar, puedes añadir código AVR-C directamente en tus programas Arduino si quieres . Código abierto y hardware extensible: El Arduino está basado en micro-controladores ATMEGA8 y ATMEGA168 de Atmel. Los planos para los módulos están publicados bajo licencia Creative Commons, por lo que diseñadores experimentados de circuitos pueden hacer su propia versión del módulo, extendiéndolo y mejorándolo. Incluso usuarios relativamente inexpertos pueden construir la versión de la placa del módulo para entender cómo funciona y ahorrar dinero Existen muchos tipos de LCD, variando en forma y tamaño, número de píxeles, color, y la gran mayoría tienen un coste de unos pocos €uros en cualquier tienda de electrónica. El que se utilizó para el proyecto, es del tipo más sencillo de controlar, y son los displays LCD diseñados para interactuar con circuitos integrados, de entrada de 4/8 bits en paralelo, basados en el controlador Hitachi HD44780. Estos se caracterizan principalmente por el número de caracteres que son capaces de representar, que viene dado en su datasheet generalmente por unos números del tipo “8×1″, “16×2″, “20×4″, que significan “Número de caracteres x Número de filas“, así
pues, un display LCD 16×2, es capaz de representar 2 filas de 16 caracteres.
DISPLAY LCD 8
El proceso de control de un LCD con Arduino nos abre un frente de interacción visual de la electrónica de un modo rápido, sencillo y eficaz. LCD significa: “Liquid Cristal Display” o en español “Pantalla de cristal líquido“, y es
una pantalla delgada y plana, formada por un número de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora. El uso de estas pantallas, está tan extendido hoy en día, que prácticamente todos los aparatos electrónicos suelen llevarlas, para mejor uso y facilidad de interacción. Existen muchos tipos de LCD, variando en forma y tamaño, número de píxeles, color, y la gran mayoría tienen un coste de unos pocos €uros en c ualquier tienda de electrónica.
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– Pin 1 – Vss: GND o tierra. – Pin 2 – Vdd: Alimentación Vcc o +5V.
(Algunos pueden alimentarse a 3 Vcc)
– Pin 3 – V0: Control del contraste del display, conectamos este pin al terminal
variable de un potenciómetro conectado a Vcc y Masa en sus terminales extremos.
– Pin 4 – RS: Selección de Registro.
0 lógico: Registro de comandos (escritura), 1 lógico: Registro de datos (escritura, lectura)
– Pin 5 – R/W:
0 lógico: Escritura del LCD. 1 Lógico: Lectura del LCD. – Pin 6 – Enable: El famoso Enable de casi todos los componentes de la electrónica
digital. Un 1 lógico señala el inicio de escritura o lectura del LCD, un 0 lógico, desactiva todas las funciones. – Pin 7-10 – D0/D3: Pines correspondientes al bus de datos.
D0 corresponde al bit menos significativo. Estos pines no se utilizan si realizamos operaciones sobre el LCD de 4 bits.
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– Pin 11-14 – D4/D7: Pines correspondientes al bus de datos. D7 corresponde al bit más significativo y puede utilizarse como “Busy Flag”, si leemos
sobre este pin, un 1 lógico nos indicará que el LCD se encuentra ocupado, no permitiéndonos realizar ninguna operación hasta que se deshabilite. En la tabla no aparecen, ya que no todos los displays disponen de los pines 15 y 16, yo he modificado la imagen para añadirlos, y son simplemente: – Pin 15 – Ánodo de la retro-iluminación: R + 5V. – Pin 16 – Cátodo de la retroiluminación: GND.
ELEMENTOS ADICIONALES -
El uso de un potenciómetro para controlar el contraste del display LCD.
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Se emplearon 2 recipientes para el depósito de agua, uno es al que se le aplicará la disminución de nivel para lograr el control.
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Mangueras como unión entre elementos.
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Por último pero no lo menos importante, el protoboard y los cables que hacen posible el funcionamiento correcto del código que se realizó en Arduino para controlar el flujo.
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