Medidor de Temperatura Remoto con Monitoreo Inteligente

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UNIVERSIDAD FEDERICO SANTA MARIA

Medidor de  Temperatura  Temperatura Remoto Remoto con Monitoreo Inteligente

Andrés Carrasco  Juan campos 24/08/2015

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Asignaturas: Computadores y Comunicación Digital

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El fin del proyecto es construir una aplicación de telemetría, el cual consta de un sistema autónomo que mida temperatura en un punto remoto,controle en caso de emergencia (incendio o gas abierto) y que eníe dic!a información a un sistema local que mostrara la información en una pantalla "CD m#s un plus el cual consta de agregar funciones o características nueas para me$orar este proyecto% &ara la construcción de este sistema autónomo se !ar# uso de componentes esenciales como lo son' micro controlador 1*+-, lm./, 3, cristal de cuar4o, condensadores y resistencias arias% El sistema local como base constara de' icro controladores &5C1*+- mas su circuito funcional característico, pantalla "CD (&erif6rico), 3 (7ransmisores)% "uego de construir el proyecto se espera poder medir la temperatura de forma remota con el sistema autónomo y poder obserarla en la pantalla "CD del circuito local, y el correcto funcionamiento de las nueas características agregadas al proyecto%

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8ndice Capitulo 1 Componentes%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%. Diagrama de bloques%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%. *uncionamiento del sistema%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%. Capitulo 2 "engua$e c%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Capitulo 2 Circuito esquem#tico%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%+ Diagrama de bloques del programa en labie9%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%3 "engua$e c%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% onitoreo de la temperatura en smartp!one%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%11 &anel frontal de control de temperatura en labie9%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%10 Capitulo . 12 &rueba en protoboard con 3%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%1. &rueba en protoboard sin 3%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%1. &ruebas en simulación%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%1. Conclusión 1

:

Introducción "a aplicación de telemetría que abordaremos en el siguiente informe constara de dos partes esenciales la cuales son' ;istema y "CD ;E<5E para poder isuali4ar los datos% ;istema "ocal' Estar# encargado de recibir la temperatura y eniarla al ;oft9are "abie9 donde se podran er datos en tiempo real ,un grafico y tabla de alores entregados por el pic o se podra isuali4ar en un ;martp!one mediante el uso de un modulo ?luetoot! y aplicación creada% El sistema local est# compuesto por un micro controlador &5C1*+- mas su circuito funcional característico, interfa4 *7D5 y 3 como <>,odulo ?luetoot!,;martp!one y @otebooA% "os sistemas estar#n comunicados por un par de 3 los cuales tienen un alcance de apro>imadamente 1A en línea ista, el sistema remoto se colocara en un punto > (por definir segBn alcance)% El sistema remoto mide la temperatura y la enía al sistema local, se mostrara la temperatura por la pantalla del @otebooA% ;e espera que los sistemas puedan comunicarse dentro de las dependencias de la uniersidad y que la medición de la temperatura sea correcta con un mínimo de margen de error%

/

Capitulo 1



Diagrama de bloques:

Figura 1

Funcionamiento del sistema.

Como se !a mencionado anteriormente el sistema constara de dos partes esenciales, las cuales se diiden en' un sistema remoto encargado de medir la temperatura mostradas en un "CD y un sistema local que desplegara la información recibida por una pantalla de un ;martp!one o @otebooA%  El sistema constara con un &5C1*+- que ser# el encargado de recibir el dato que eni6 el sensor de temperatura, se !ar# uso del sensor de temperatura "./ el cual  presenta una escala lineal para la medición de la temperatura aumentando el olta$e de salida 10m por cada grado que la temperatura suba% El programa contara con una conersión an#logodigital para que el olta$e del "./ sea digitali4ado y guardado como una ariable , luego de guardar la ariable esta se eniara a tra6s del 3 7>  para ser recibida por el nodo local%  El nodo local estar# recibir# la se=al del sistema remoto con el 3 <>, el micro controlador se encargara de recibir la ariable en un formato digital de 2/ bits (esto debido la conersión an#logodigital)% ;e necesita tener un olta$e de referencia para conertir el dato binario de temperatura a su alor físico original, para este caso usaremos un diisor de tensión con referencia a$ustable de presicion de 1 olt, luego de mostrar la temperatura por pantalla, ser# eniado un acuse al nodo remoto diciendo que el dato fue recibido con 6>ito y por Bltimo el sistema remoto responder# que el acuse fue recibido%



Componentes: • • • • • • • • • • • •

2 &5C1*+-% 2 ódems 3% "m./% &antalla "CD% Cristal de cuar4o :!4 y Condensadores de 22p*%
+

Capitulo 2

3

Lenguaje c

Transmisión include !"#F$%%A&'( )uses *T+ NO,DT+ -UT+ NO-ROTECT+ NODE.U/+ NO.RO,NOUT+ NO0V-+ NOC-D+ NO,RT de1ice ADC2$ use dela34cloc5267777778 use rs99 4;aud2<#77+ =mit2-IN>C# + rc12-IN>C% +stream2port>"8 use rs99 4;aud2<#77+ =mit2-IN>.7 + rc12-IN>." +stream2port>98 int Far+1in"? int =+3? 1oid main48 @ int 1in7? setup>adc4ADC>C0OC>INTERNA08? setup>adc>ports48? B'ile4TRUE8 @ set>adc>c'annel478?   dela3>ms4"778?   1in72read>adc48? 1in"241in747&<9"#<88?   )putc41in7+port>"8? Far241in" "&$89? =2input>.48? i) 4=2278@   i)432298@   output>D498?   )putc496+port>98?)putc4"+port>98?dela3>ms4"78?   )putc496+port>98?)putc4"9$+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+TEM-ERATURA8?   )putc496+port>98?)putc4"<9+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+Gd HC+1in"8? )putc496+port>98?)putc4977+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+Gd HF+Far8?  else @   output>D478?   )putc496+port>98?)putc4"+port>98?dela3>ms4"78?   )putc496+port>98?)putc4"9$+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+TEM-ERATURA8?   )putc496+port>98?)putc4"<9+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+Gd HC+1in"8? )putc496+port>98?)putc4977+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+Gd HF+Far8?  

10

 i) 4=22"#8@   i)432298@   output>D4%8?   )putc496+port>98?)putc4"+port>98?dela3>ms4"78?   )putc496+port>98?)putc4"9$+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+INCENDIOJ8?   )putc496+port>98?)putc4"<9+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+Gd HC+1in"8? )putc496+port>98?)putc4977+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+Gd HF+Far8?    else@   output>D48?   )putc496+port>98?)putc4"+port>98?dela3>ms4"78?   )putc496+port>98?)putc4"9$+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+INCENDIOJ8?   )putc496+port>98?)putc4"<9+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+Gd HC+1in"8? )putc496+port>98?)putc4977+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+Gd HF+Far8?            

i) 4=2298@ output>D4#8? 329? )putc496+port>98?)putc4"+port>98?dela3>ms4"78? )putc496+port>98?)putc4"9$+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+/AS INF0AMA.0EJ8? )putc496+port>98?)putc4"<9+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+Gd HC+1in"8? )putc496+port>98?)putc4977+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+Gd HF+Far8?

           

i) 4=226$8@ output>D4%8? )putc496+port>98?)putc4"+port>98?dela3>ms4"78? )putc496+port>98?)putc4"9$+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+-E0I/RO8? )putc496+port>98?)putc4"<9+port>98?dela3>ms4"78? )print)4port>9+KONA DE RIES/O8?

11

Recepción include !"#F$%%A&'( )uses *T+ NO,DT+ -UT+ NO-ROTECT+ NODE.U/+ NO.RO,NOUT+ NO0V-+ NOC-D+ NO,RT de1ice ADC2$ use dela34cloc5267777778 use rs994;aud2<#77+ =mit2-IN>C# + rc12-IN>C% + stream2port>"8 use rs994;aud2<#77+ =mit2-IN>. + rc12-IN>.6 + stream2port>98 int dato+1in"? 1oid main48@ B'ile4TRUE8@ i)45;'it4port>"88@ dato2)getc4port>"8? 1in"24dato47&<9"#<88? )print)4port>9 + Gd +1in"8?     

12

Circuito esquemático del Subsistema Tx Simulado en Proteus

Figura 2

&ara la medición de 7emperatura con el "./ y la erificación de los datos entregados se !ace una comparación con un instrumento patrón en este caso una 7ermocupla conectada a un multitester disponible en pa=ol, la idea es que el sensor de temperatura de alores cercanos o e>actos con un mínimo de 1 grados de margen de error del instrumento patrón para así obtener datos erdaderos% Circuito esquemático del Subsistema Rx Simulado en Proteus

Figura 3

1.

Circuito esquemático del Sistema  nal C!"PL#T!

Diagrama de bloques del programa en Lab$ie%. 3) 1)

2)

Figura 4

1:

En esta imagen se puede apreciar de manera e>plícita la programación en el soft9are "abie9'  "a parte 1 consta de la configuración del puerto 5;- (&uerto de datos seriales) como lo son los baudios, bits de paridad y bits de stop el cual se configura teniendo en cuenta la configuración que damos anteriormente al microcontrolador para traba$ar en sincronía con la recepción de datos y la posterior adaptación de un dato con decimales a un dato entero así como el cierre del mismo puerto% "a parte 2 consta de la recepción del dato y sincroni4arla con el termómetro grafico, los indicadores de temperatura con operaciones lógicas (de ayor o enor) mas la inclusión del recurso de grafico en tiempo real cada 2 segundos% "a parte . consta de la recepción de los datos y la transformación de datos en se=al para grabarlos o escribirlos en el grafico y tabla de alores%

&ara simular este proyecto se reali4o el circuito correspondiente en &roteus y el diagrama de bloques en labie9 y se encontró la forma de conectar ambos soft9are y tener un circuito completo antes de armarlo en protoboard mediante la creación de  puertos seriales irtuales (Configure irtual ;erial &ort Drier) se logro unir estos  programas y obtener una simulación completa e interesante, todos las fotos agregadas a este informe son de la simulación del circuito%

1/

Panel &rontal de control de temperatura en Lab$ie%

Figura 5

El plus que se le agregó a este proyecto tiene la finalidad de monitorear la temperatura que mide microcontrolador remoto (7>), mostr#ndola de manera grafica en  @otebooA o Computador de escritorio mediante un termómetro grafico m#s indicadores isuales de rangos de temperatura, una lista de alores que reciben cada 2 segundos y con ello generando un listado el cual puede ser e>portado de manera manual a E>cel al iniciar la medición% Este panel se isuali4a desde la pantalla del computador, el cual est# conectado al microcontrolador a tra6s de la interfa4 *7D5 o conectado a &roteus mediante la creación de un &uerto irtual% El microcontrolador eniara los datos al computador y gracias al programa "abie9 este podr# recibirlos e interpretarlos, una e4 que los datos sean recibidos el programa los guardara en una tabla y podr#n ser mostrados de distintas formas, tal como se e en la imagen (barra de temperatura, grafico de datos, leds indicadores, e indicador sonoro etc)%

1

"onitoreo de la temperatura en Smartp'one (PL)S*

Figura 6

En la figura se muestra la programación en diagrama de bloques de la aplicación, dise=ada desde la siguiente p#gina' ai2.appinventor .mit .edu/. En el caso de que se desee obserar los datos del microcontrolador en el smartp!one se debe conectar un modulo bluetoot! al microcontrolador y en el smartp!one tener instalada la aplicación 7emptel (adem#s de !aber !ec!o el programa en app inentor)% na e4 listos estos requisitos se abre la aplicación 7emptel desde el ;martp!one,  buscamos los dispositios disponibles, se conecta al modulo bluetoot! del microntrolador y ya se podr# obserar la temperatura desde la pantalla del ;martp!one desde una interfa4 sencilla e intuitia de usar%

Figura 7

1

Capitulo 3

1+

Pruebas en simulación. na e4 lista la programación del transmisor y receptor, se simulo el circuito en  proteus + (programa con el cual podemos erificar si la programación funciona correctamente)% Fa que en el programa no se encuentran los 3 los circuitos se conectaron directamente por sus pines de comunicación (c en el transmisor y c en el receptor)% "uego de conectar los microcontroladores procedimos a implementar el lm./ y conectarlos a los pines <-0 y <-. (usados para la conersión an#logodigital), ya listo todo lo anterior se cargan los programas en los microcontroladores y erificamos su funcionamiento% "a simulación no tuo problemas y ya corroborado el correcto funcionamiento del  programa comen4amos la construcción del circuito en protoboard%

Prueba en prooboard sin !"#$. "os circuitos se montaron en la misma protoboard y usando una misma fuente  para erificar si funcionaban correctamente, conectando el pinC del transmisor al  pinC del receptor, adem#s se conecto una interfa4 *7D5 al pin?0 del transmisor al computador para isuali4ar una grafico de la temperatura en el programa labie9% -l energi4ar el circuito este funciono sin mayores inconenientes, los alores eran isibles en la pantalla "CD y en el computador% Prueba en prooboard con !"#$. ;e mantuo la cone>ión anterior (usando una misma fuente para ambos circuitos y en la misma protoboard), solo se desconecto el pinC del transmisor y el pinC (que estaban conectados de forma directa por un alambre 7&) y se conectaron a los 3% En la primera prueba el circuito no funciono, así que se reiso el programa de ambos microcontroladores, encontrando arios problemas en la programación, como la sincroni4ación de los 3 con el programa en el microcontrolador amen e>!austio de las líneas en el programa% na e4 que se arreglaron los problemas de programación, se !icieron otras pruebas con  buenos resultados, al reisar los 3 se encontró que uno de los cables presentaba fallas y al cambiar el cable el circuito funciono correctamente en su totalidad% - continuación im#genes donde se puede obserar las pruebas reali4adas de transmisión y recepción'

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7ransmisor con 3

figura 7


figura 8

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"abie9

figura 9

21

Conclusión En la reali4ación del proyecto se uso todo lo aprendido en el primer semestre de clases,  poniendo en pr#ctica materias como lo son' conersión an#logo digital, comunicación serie con los 3 y pantalla "CD y otros m#s uno de los errores que apareció en el momento de la implementación fue que se estaba reali4ando la conersión an#logo digital en el transmisor y receptor, lo cual generaba que el dato mostrado por la pantalla era erróneo, luego de corregir este error, el transmisor eniaba el dato en +bit y en el receptor se transformo el dato binario a datos centígrados%