Source: https://es.scribd.com/doc/64607590/HS1101
Timestamp: 2016-04-29 19:58:45+00:00

Document:
SubirSign inJoinBooksAudiobooksComicsSheet MusicEditors' Picks BooksHand-picked favorites from our editorsEditors' Picks AudiobooksHand-picked favorites from our editorsEditors' Picks ComicsHand-picked favorites from our editorsEditors' Picks Sheet MusicHand-picked favorites from our editorsTop BooksWhat's trending, bestsellers, award-winners & moreTop AudiobooksWhat's trending, bestsellers, award-winners & moreTop ComicsWhat's trending, bestsellers, award-winners & moreTop Sheet MusicWhat's trending, bestsellers, award-winners & moreCategoriesArts & IdeasBiography & MemoirBusiness & LeadershipChildren'sComputers & TechnologyCooking & FoodCrafts & HobbiesFantasyFiction & LiteratureHappiness & Self-HelpHealth & WellnessHistoryHome & GardenHumorLGBTMystery, Thriller & CrimePolitics & EconomyReferenceReligionRomanceScience & NatureScience FictionSociety & CultureSports & AdventureTravelYoung AdultCategoriesArts & IdeasBiography & MemoirBusiness & LeadershipChildren'sComputers & TechnologyCooking & FoodFantasyFiction & LiteratureHappiness & Self-HelpHealth & WellnessHistoryHome & GardenHumorLGBTMystery, Thriller & CrimePolitics & EconomyReferenceReligionRomanceScience & NatureScience FictionSociety & CultureSports & AdventureTravelYoung AdultCategoriesAdaptationsChildren’sCrime & MysteryFictionHumorMangaNonfictionRomanceSciFi, Fantasy & HorrorSuperheroesYoung AdultPublishersArcanaArchie ComicsBOOM! StudiosDynamiteIDW PublishingKingstone ComicsMarvel ComicsSpace Goat ProductionsTop Cow ComicsTop Shelf ProductionsValiant Comics ZenescopeDifficultyBeginnerIntermediateAdvancedMixedInstrumentBrassDrums & PercussionGuitar, Bass, and FrettedPianoStringsVocalWoodwindsGenreClassicalCountryFolkJazz & BluesMovies & MusicalsPop & RockReligious & HolidayStandardsWelcome to Scribd! Start your free trial and access books, documents and more.Find out moreSectionsINTRODUCCIÓNOBJETIVOSCAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN A LAS ESTACIONES
METEOROLÓGICAS1.1. Estaciones meteorológicas1.2. Estaciones meteorológicas domésticasCAPÍTULO 2. SISTEMAS DE MEDIDA2.1. Sistema convencional de medida2.1.1. Ejemplos teóricos2.1.2. Ejemplos reales2.2. Nuevo sistema de medidaCAPÍTULO 3. CONFIGURACIONES CON EL NUEVO
SISTEMA3.1. Configuración para el sensor de temperatura3.2. Configuración para el sensor de presión atmosférica3.3. Configuración para el sensor de humedad relativaCAPÍTULO 4. DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO DE
MEDIDA4.1 Esquema y componentes4.2 Interrupciones RB0/INT y CCP4.2.1 RB0/INT4.2.2 CCP en modo capturaCAPÍTULO 5. MAGNITUDES, SENSORES E
INSTRUMENTACIÓN5.1 Temperatura5.2 Presión5.3 Humedad5.4 Instrumentación6.1 Distribución de los sensores en la placa de circuito
impreso6.2 Resultados experimentales6.2.1 Temperatura6.2.2 Presión atmosférica6.2.3 Humedad relativa6.3 Caracterización de la estación meteorológica6.4 Coste y comparativaCAPÍTULO 7. CONCLUSIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE
TRABAJOBibliografíaAnexosTREBALL DE FI DE CARRERATÍTOL DEL TFC: Estación meteorológica basada en una interfaz directa sensor-microcontrolador TITULACIÓ: Enginyeria Tècnica Sistemes de Telecomunicació AUTOR: Carlos Gutiérrez Fernández DIRECTOR: Josep Jordana Barnils DATA: 21 de Març de 2007 de Telecomunicació, especialitat
TÍTOL: Estación meteorológica basada en una interfaz directa sensormicrocontrolador AUTOR: Carlos Gutiérrez Fernández DIRECTOR: Josep Jordana Barnils DATA: 21 de Març de 2007
Resum En el presente trabajo se ha diseñado e implementado una estación meteorológica que mide temperatura, humedad relativa y presión atmosférica. El sistema se basa en una interfaz directa sensor a microcontrolador. El microcontrolador está programado en C y la monitorización se realiza en el entorno LabView, recibiendo los datos mediante el puerto serie. El bajo coste, consumo y precisión hacen que esta estación meteorológica pueda ser la base para una alternativa a otras estaciones de uso doméstico existentes en el mercado. El sistema propuesto introduce un nuevo método aplicable a otros campos, como podrían ser la industria o la medicina.
The proposed system introduces a new method applicable to other fields. The system is based on a direct interface sensor to microcontroller. relative humidity and atmospheric pressure has been designed and implemented.Title: Weather station based on a direct interface sensor-microcontroller Author: Carlos Gutiérrez Fernández Director: Josep Jordana Barnils Date: March. receiving the data by the port series. consumption and accuracy make this weather station be able to be the base for an alternative to other existing stations of domestic use in the market. The low cost. as they could be the industry or the medicine. 21th 2007
Overview In the present project a weather station that measures temperature.
. The microcontroller is programmed in C and the monitorization is made in LabView.
..................... 3..............................................................5 2.........................................................2................. 1..............................1................................................................18 Interrupciones RB0/INT y CCP ..3
CAPÍTULO 2.................. SENSORES E INSTRUMENTACIÓN .................. DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO DE MEDIDA ...........1.... 5
2............................................................1 Distribución de los sensores en la placa de circuito impreso....................................................... 2 CAPÍTULO 1.................................................................2 Esquema y componentes........ Estaciones meteorológicas ............................................................3 Estaciones meteorológicas domésticas ................... 18
4..........2 5...........16
CAPÍTULO 4............................................................................15 Configuración para el sensor de humedad relativa .............1 5...........29 Instrumentación ........................21 4................................................................................................................ 1 OBJETIVOS ......... 3..................3 5........................................... MAGNITUDES........................................................1..........................33
................................ 26
5.....................................................................................................
CAPÍTULO 3.........3...27 Humedad............ 33
6.......2.......................26 Presión ............11
2..........................................................2................................ SISTEMAS DE MEDIDA ............... Ejemplos teóricos.............................................................4 Temperatura ...........1..1 RB0/INT ........................................................13 Configuración para el sensor de presión atmosférica ....... Sistema convencional de medida ...................................2.......................................................................1 4..................8 Nuevo sistema de medida......................2...............21 4...... Configuración para el sensor de temperatura .......................................................... 3
1............................................2.......... INTRODUCCIÓN A LAS ESTACIONES METEOROLÓGICAS ..................................... CONFIGURACIONES CON EL NUEVO SISTEMA................................ MONTAJE DE LA PLACA DE CIRCUITO IMPRESO Y RESULTADOS ...........1...............31
CAPÍTULO 6............ÍNDICE
INTRODUCCIÓN...............5 2...................................................................................2 CCP en modo captura ........24
CAPÍTULO 5.............................................. Ejemplos reales ........... 13
3..1..........................................................................................
3 6.........40 Caracterización de la estación meteorológica.......................4
CAPÍTULO 7..........................................48
6.....................2....................................... 50 BIBLIOGRAFÍA............44 Coste y comparativa...........................................................................................................2 Presión atmosférica ....3 Humedad relativa..........................................................37 6......34 6..................................................................................................................................................... 55
....................................34 6...................................................... 52 ANEXOS .6................................................2...2
Resultados experimentales ........................................................ CONCLUSIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE TRABAJO.........1 Temperatura ...............................................2.....................................................
la presión atmosférica y la radiación. La combinación de tres de estos sensores junto a un sistema de adquisición de datos resume la propuesta de este trabajo. diseño sencillo y de carácter didáctico. Para ejemplificar este nuevo sistema exponemos un instrumento de bajo coste. en el cual influyen parámetros tales como la temperatura del aire. sino proponer un nuevo método de medida y demostrar su efectividad. la humedad. Se continúa con el montaje de circuitos de prueba para cada una de las tres magnitudes. basado en una interfaz directa sensor-microcontrolador y la medida del tiempo de descarga de la tensión de un condensador. Posteriormente se expone el nuevo sistema. El sistema de medida se basa en un método distinto al utilizado habitualmente por la mayoría de estaciones comerciales de uso doméstico. basado en el acondicionamiento de los sensores mediante amplificadores operacionales. puesto que la finalidad no es encontrar un sistema de medida óptimo. Uno de ellos es el confort. bajo coste y alta fiabilidad capaces de medir estos parámetros medioambientales de forma precisa. La monitorización se presenta en el entorno de LabView a través de una conexión por cable entre el puerto serie y el microcontrolador.
El clima juega un papel relevante en muchos aspectos de nuestra vida. las modificaciones realizadas a fin de optimizar el funcionamiento y los costes y se presentan los resultados finales junto a las características de la estación meteorológica. presión atmosférica y humedad relativa. entre otros. se describe brevemente el método convencional de medida. En primer lugar. Los avances tecnológicos han permitido fabricar sensores electrónicos de dimensiones reducidas. El objetivo de este trabajo es diseñar e implementar una estación meteorológica capaz de integrar en un único sistema la medida de las magnitudes: temperatura.
presión y humedad mediante una interfaz directa sensormicrocontrolador. 4. Interfaz sensor -microcontrolador
Los objetivos que pretendemos conseguir en la realización del presente trabajo son: 1. 3. cálculo y envío de los datos de cada sensor. Analizar las características de la estación meteorológica y evaluar las medidas obtenidas. 2. Adquirir los datos de la estación meteorológica mediante LabView.2
. Diseñar e implementar sobre circuito impreso un sistema de medida de temperatura. Programar en lenguaje C el microcontrolador PIC16F873 de Microchip para la obtención.
estas y otras variables pueden obtenerse mediante el uso de globos sonda. En la Tabla 1. En todo caso. como radares. INTRODUCCIÓN A LAS ESTACIONES METEOROLÓGICAS
1. presión atmosférica. Otras instalaciones meteorológicas menos comunes disponen de instrumental de sondeo remoto. En ella encontramos las especificaciones técnicas de cada una y su precio aproximado.
Además de complejas instalaciones para estudios a nivel internacional y las garitas meteorológicas de registro ambiental encontramos otro tipo de estaciones destinadas a fines domésticos. humedad relativa. una estación convencional muestra medidas de temperatura. Estos valores han servido de referencia en el momento de valorar los resultados de la estación que se presenta. Además.2. la distribución irregular de estaciones meteorológicas y la falta de ellas en grandes regiones. dificulta la introducción de los datos en modelos meteorológicos y complica las predicciones de mayor alcance temporal. de forma que además de los datos anteriormente señalados se pueden recoger aquellos relativos a visibilidad y tiempo presente y pasado. Para la medida de variables en mares y océanos se utilizan sistemas especiales dispuestos en boyas meteorológicas.1. perfiladores de viento y sistemas acústicos de sondeo de la estructura vertical de temperaturas. existen observatorios meteorológicos que sí cuentan con personal (observadores de meteorología).1 tenemos tres ejemplos de estaciones que podemos encontrar en el marcado.
Una estación meteorológica es una instalación destinada a medir y registrar regularmente diversas variables meteorológicas con la finalidad de hacer predicciones meteorológicas a partir de modelos numéricos o estudios climáticos. para medir la turbulencia atmosférica y la actividad de tormentas. La mayor parte de las estaciones meteorológicas están automatizadas (EMA) requiriendo únicamente un mantenimiento ocasional. velocidad del viento o insolación. aunque para aplicaciones específicas pueden medir nubosidad. magnetismo ambiental u otras variables.
. como mares y desiertos. Normalmente. Alternativamente.3
litio 3V 8 x 3.5ºC ±3% ±0.3 kPa Margen de medida [-10.1% 1mb 1mb 8 pilas AA 2 pilas AAA 17 x 11 x 3 12.8 420 340 SKAYWATCH TCH GEOS
Temperatura RH Presión Temperatura RH Presión Temperatura RH Presión Alimentación Dimensiones (cm) Precio (€)
±0.5 x 2.40 WMR928NX Exactitud ±0.1 Características de estaciones domésticas comerciales. Oregon Kestrel 4000 Scientific AVM .1ºC 0.6 215
.100] % [10.4
Estación meteorológica.+85] ºC [0.7 x 4.95] % [5.2 kPa [-40.95] % [795.1ºC ±1ºC ±1% ±3% ±0.7 x 1.1ºC 1% 0.1ºC 1% 1mb Bat. Interfaz sensor -microcontrolador
Tabla 1.+70] ºC [25.1050] mb [870.+70] ºC [-29.7 kPa ±0.1100] mb 0.1080] mb Resolución 0.
éste es el funcionamiento básico de muchos instrumentos de medida. Rt = R0 (1 + αT ) donde Rt es la resistencia en ohmios a una cierta temperatura expresada en ºC R0 es la resistencia en ohmios a 0 ºC α es el coeficiente de temperatura del conductor.1.
2.1. Esta clase de sensores consta de un conductor (platino. Al modificarse estas propiedades la impedancia también varía. Elegiremos una RTD (Resistance Temperatura Detector). otras formas de medida. con ella. SISTEMAS DE MEDIDA
2. como en nuestro caso.1)
Gran parte de los sistemas convencionales utilizan estos principios para medir. su tecnología se basa en cambios de la resistencia eléctrica y de la constante dieléctrica que el material que los forma sufre al estar expuesto a algunas de estas magnitudes. Cada uno de estos sensores se ha diseñado para medir magnitudes físicas o químicas. Por este motivo es importante observar como funcionan y así poder pensar en mejoras o.
Ejemplos teóricos
Pongamos por ejemplo que nuestra intención es medir temperatura. cobre o níquel) que presenta variaciones de resistencia siguiendo la siguiente relación. En una gran parte de ellos. Por tanto. Mediante la relación entre los valores de impedancia Zi del sensor y los valores discretos de una cierta magnitud se obtiene una curva y. una ecuación que los relaciona:
Magnitud = f (Z )
Sistema convencional de medida
En el mercado encontramos diversas clases de sensores. (2. De hecho. un sistema sencillo de medir cualquier tipo de magnitud es obtener su valor en función de las variaciones de impedancia del sensor.2)
. Como hemos comentado en el párrafo anterior necesitamos un sensor sensible a los cambios de temperatura.5
CAPÍTULO 2.1.
Estación meteorológica. el voltaje entre resistencia y sensor variará proporcionalmente con el valor resistivo del sensor. es decir. 2. Existen otros montajes que aportan mayor fiabilidad de resultados.1Circuito básico con sensor resistivo
Esta configuración del circuito ejemplo sería la más sencilla. ¿Es realmente así? La respuesta.3)
Temperatura = f (Voltaje )
(2. Hay muchos factores que influyen en la ecuación final del instrumento que se pretende diseñar. obviamente. Al ser estos dos últimos valores constantes. encontrando para cada valor de temperatura el valor real de resistencia. como la utilización de puentes de resistencias a dos. la ecuación depende de dos variables: temperatura y resistencia del sensor. Además. La forma más sencilla y utilizada para este problema es colocando el sensor en serie junto a una resistencia de valor conocido y conectarlos a una fuente de tensión también conocida. Esta ecuación no es más que el comportamiento teórico del sensor. Todo ello debe de realizarse dentro del margen de temperatura de trabajo que decidamos para el sistema. También comprobamos que el comportamiento del sensor coincide con el sistema explicado anteriormente. Se podría pensar que únicamente habría que encontrar el valor de resistencia a 0 ºC (Ro) y buscar el coeficiente de temperatura para nuestro sensor y ya tendríamos un instrumento capaz de medir temperatura.
. aún debemos encontrar un modo de medir la resistencia del sensor. a partir de un material sensible a la temperatura formulamos una ecuación que relaciona temperatura y resistencia. es que no. por lo que lo más correcto es proceder a una calibración del sistema. tres o cuatro hilos. Interfaz sensor -microcontrolador
Como vemos.
R2 y R3 son resistencias de valores conocidos. indica si R2 es demasiado alta o demasiado baja.2 vemos que Rx es la resistencia cuyo valor queremos determinar (sensor) y R1. 2.
Fig. La detección de corriente nula se puede hacer con gran precisión mediante el galvanómetro G. Pequeños cambios en el valor de Rx romperán el equilibrio y serán claramente detectados por la indicación del galvanómetro. R2 y R3 se conocen con mucha precisión.4)
Si los valores de R1. Si la relación de las dos resistencias R2/R1 es igual a la relación Rx/R3. el cual nos da la intensidad que circula. En condición de equilibrio siempre se cumple que:
R 2 ⋅ R3 R1
(2. la corriente que fluye a través del galvanómetro puede ser utilizada para calcular el valor de Rx siendo este procedimiento más rápido que el de ajustar a cero la corriente a través del medidor.7
En la Figura 2. el valor de Rx puede ser determinado igualmente con precisión. si los valores de R1. De forma alternativa. La dirección de la corriente. El valor del generador es indiferente y no afecta a la medida. R2 y R3 son conocidos y R2 no es ajustable. el voltaje entre los dos puntos medios será nulo y por tanto no circulará corriente alguna entre esos dos puntos. además la resistencia R2 es ajustable.2 Circuito de acondicionamiento para un sensor resistivo (Puente de Wheatstone)
Para efectuar la medida lo que se hace es variar la resistencia R2 hasta alcanzar el punto de equilibrio. en caso de desequilibrio.
4 vemos el esquema del montaje habitual para un sensor con acondicionamiento propio. 2. proporcionando a la salida una tensión proporcional a la temperatura. memoria externa.2. conexión a PC y una pantalla LCD para visualizar las medidas
Fig. Se observan los tres sensores y su acondicionamiento mediante amplificadores operacionales. algunos ejemplos de sensores y su
En la Figura 2.
En la Figura 2.4 Esquema básico de acondicionamiento para sensor con tensión de salida proporcional a la temperatura
. Utiliza un microcontrolador para la conversión A/D. tendríamos una salida proporcional a la variación del sensor.8
Estación meteorológica.3 Esquema básico de una estación meteorológica real A continuación veremos acondicionamiento. Interfaz sensor -microcontrolador
Si en lugar de un galvanómetro colocamos un amplificador de señal.3 observamos el esquema básico de una estación meteorológica convencional.1. 2. es decir.
2. el instrumento de medida que pretendíamos.
ajustándola a este margen y así aprovechar la resolución que permite el conversor. como el sensor SCC15AD2 (SenSym).
Fig.6) consta de un amplificador operacional configurado como no inversor. 2. Su señal de salida es proporcional a la temperatura en un factor de 10 mV/ºC. La salida VOUT podrá conectarse a una etapa similar a la etapa de la Figura 2.5 Acondicionamiento del sensor LM35 Una posible etapa de acondicionamiento (Figura 2.7 vemos el esquema del montaje habitual para un sensor de puente de resistencias.
.5) es uno de los más comunes en este tipo de sistemas. por tanto.4. Como el margen dinámico del conversor analógico-digital es de [0. 2. R3 y R4 forman el puente de resistencias interno del sensor. su valor variará en función de la presión que les apliquemos.
Fig.6 Etapa de amplificación para el acondicionamiento del LM35 En la Figura 2.4).9
El sensor LM35 (Figura 2. Los sensores de presión suelen ser de estas características.5] V es necesario amplificar la señal de salida del sensor. Su función consistiría en aportar la ganancia de 5 necesaria para ajustar la señal de salida del sensor al margen de entrada del conversor ADC (Figura 2. Las resistencias R1. La resistencia RPOT controlará la corriente que circulará por el sensor y la resistencia RNULL ajusta el nivel de offset del circuito. R2.
Fig.9 Sensor Humirel HS-1101
El acondicionamiento consiste. En la Figura 2. ambos a una frecuencia de 10 kHz (frecuencia recomendada por el fabricante). en primer lugar. 2. Al variar la capacidad del sensor proporcionalmente con la humedad varía también la fase de la señal.2.10
Estación meteorológica.9).7 Esquema básico de acondicionamiento para sensor de puente de resistencias. Interfaz sensor -microcontrolador
Fig. El amplificador de ganancia
. 2.8 Esquema básico de acondicionamiento para sensor capacitivo
El sensor que vemos representado en el esquema como un condensador variable es el sensor de humedad Humirel HS1101 (Figura 2.
Fig. Al obtener la diferencia con el oscilador de referencia y filtrar paso-bajo tenemos a la salida un nivel de señal continua proporcional a la variación de humedad.8 vemos un esquema del acondicionamiento básico para un sensor capacitivo. en obtener la diferencia entre la señal de un oscilador de referencia y la señal de un oscilador aplicado al sensor.
En el caso de un sensor capacitivo el acondicionamiento es más complejo.
Nuevo sistema de medida
Los sensores resistivos son habitualmente acondicionados mediante la configuración del puente de resistencias de Wheatstone (Figura 2.
Fig.10 Configuración básica para la interfaz directa sensor-microcontrolador
La idea consiste en contabilizar el tiempo de carga (o descarga) del condensador a través de cada una de las resistencias manteniendo las otras en alta impedancia. obteniendo así tX (tiempo que se necesita para cargar o descargar el condensador C a través de la resistencia desconocida Rx) y tP (tiempo que se necesita para cargar o descargar el condensador C a través de la resistencia conocida RP). La Figura 2.
. Consiste en utilizar este reloj interno para obtener a partir del sensor una salida digital del sistema.2. Este método puede simplificarse utilizando microcontroladores con reloj interno. que puede estar o no integrado en el microcontrolador.
2. como el amplificador de señal suponen un incremento importante en el coste final del producto. Éstos y otros ejemplos similares vendrían a esquematizar el funcionamiento básico que hasta ahora se viene utilizando en sistemas de medición. 2.11
G a la salida del filtro ajustará el valor de la señal al margen de entrada del conversor ADC.10 muestra la configuración básica para medir un sensor resistivo. Tanto el conversor ADC. La idea es sencilla. A continuación se explica un método alternativo entorno al cual se ha realizado el diseño e implementación de la estación meteorológica que se presenta en este trabajo. Como el nivel de la tensión de salida del puente es muy bajo éste debe ser amplificado antes de la digitalización.2) e interconectados a un microcontrolador mediante los conversores analógicodigitales (ADC).
. donde U es un ciclo de instrucción (no de reloj).11 podemos observar dos descargas de la tensión del condensador.8 V (VTL ) una interrupción externa se activa detectando un flanco de subida (o bajada) y detiene el bucle. Para medidas en un espacio corto de tiempo.12
Estación meteorológica.5)
Por tanto podemos aislar el valor de Rx y dejarlo en función de tres variables conocidas:
t X ⋅ RP tP
(2. la relación entre tX y tP únicamente depende de la relación entre las resistencias:
tX R = X tP RP
(2. El número de ciclos de instrucciones transcurrido queda almacenado en una variable. Utilizando un clock de 20 MHz y habiendo 4 instrucciones por cada ciclo. Interfaz sensor -microcontrolador
La forma en que se miden estos tiempos es contabilizando ciclos de instrucción mediante el temporizador interno del microcontrolador (Timer1). Al llegar al umbral de 1. por ejemplo. obtenemos que cada unidad U corresponde a 200 ns. En la Figura 2. como en nuestro caso. tX = 1100 U. el tX será. como se contabiliza el tiempo de éstas y las distintas configuraciones que se han llevado a cabo para cada uno de los sensores.6)
A continuación se explica con más detalle como se consiguen las cargas y descargas del condensador.
Fig. Un bucle en el programa del microcontrolador se encarga de mantener el temporizador incrementándose mientras el condensador se descarga.11 Secuencia de dos medidas de descarga del condensador
De este modo. 2.
La idea es la misma. Los puertos A1. la configuración será similar a la expuesta en el apartado anterior (Figura 3. la configuración propuesta es idéntica a la de la Figura 2. pero añadiendo una resistencia más. 3. de la resistencia RC2.
Configuración para el sensor de temperatura
El sensor de temperatura que se ha utilizado es una RTD Pt1000. por ejemplo.0 V).
Fig. En primer lugar el condensador ha de estar descargado. CONFIGURACIONES CON EL NUEVO SISTEMA
3. Como se aprecia en la Figura 3.1.1.13
CAPÍTULO 3. Para descargarlo por Rx bastará con poner el puerto A2 a “0” lógico y el resto de puertos en alta impedancia. A2. Si queremos que el condensador se cargue a través.
. por tanto. A3 y A5 son puertos I/O. Éste es un sensor resistivo. que es por donde se descarga C.0 V) y el resto de puertos en alta impedancia. de modo que queden todos los nodos en circuito abierto menos A5. A2 y A1 del micro han de estar en alta impedancia (HZ) y A5 con valor “0” lógico (0.1).10. pues será el disparador de las interrupciones externas del microcontrolador para capturar el tiempo de descarga del condensador. por tanto. los puertos A3.1 Configuración de interfaz sensor-microcontrolador para sensor resistivo
La carga y descarga del condensador C se realiza a través de la configuración de los puertos del microcontrolador. mientras el puerto B0 es únicamente de entrada. habrá que poner el puerto A3 con un “1” lógico (5.
En este caso hemos escogido que los tiempos t1.2 Secuencia completa de cargas y descargas del condensador para sensor resistivo
. Interfaz sensor -microcontrolador
medir el tiempo de carga o descarga del condensador C a través de cada una de las resistencias para conseguir una ecuación donde Rx únicamente dependa de valores conocidos. La Figura 3. 3.
Fig.2 muestra la secuencia que ha seguir el sistema de medida para obtener los distintos tiempos de descarga del condensador.14
Estación meteorológica. t2 y tx midan la descarga del condensador.
Si es demasiado pequeño la diferencia entre el tiempo de descarga del condensador de referencia y el sensor no será notoria y la medida será imprecisa.5 Configuración de interfaz sensor-microcontrolador para el sensor basado en un puente de resistencias.1)
Donde RC1 y RC2 son las resistencias de calibración.15
La ecuación que permite calcular el valor de Rx para esta configuración es:
RC 2 − RC 1 (t X − t1 ) + RC1 t 2 − t1
(3. Es importante indicar que el valor del condensador C se escoje de modo que la constante de tiempo que forma con las resistencias y el sensor.
. se ajuste al rango del temporizador del microcontrolador y minimice el error de trigger. la cual determina su tiempo de descarga. B3 y B4 se conectan en tres de los vértices del puente de resistencias mientras que en el cuarto conectamos el puerto B1.
Configuración para el sensor de presión atmosférica
El sensor que se ha utilizado para detectar cambios de presión es el SCC15AD2 (SenSym).5 muestra la conexión del sensor con el microcontrolador.
Los puertos B2. Si el tiempo de descarga es demasiado grande puede desbordar el temporizador del microcontrolador (veremos que en este caso es de 16 bits). Este sensor es un sensor resistivo configurado en puente de Wheatstone. 3.
3. La Figura 3. por donde se carga el condensador.2.
por tanto el montaje.0 V) y manteniendo el resto en alta impedancia. ya que internamente no es más que un condensador cuya capacidad varía en función de la humedad a la que esté expuesto. La ecuación que nos permitirá obtener información sobre la variación de presión vendrá dada por un valor que llamaremos ‘X’ y que estará determinado por una relación entre los tres tiempos medidos. Interfaz sensor -microcontrolador
Las descargas del condensador se realizarán poniendo uno de estos puertos a “0” lógico (0.
t1 − t 3 t2
(3. 3. como en los casos anteriores.16
Estación meteorológica.3. sufre modificaciones que son expuestas a continuación.
3. correspondientes a la constante de tiempo del condensador y la resistencia equivalente del puente para cada caso. éste es un sensor capacitivo. Por tanto.3 Configuración de interfaz sensor-microcontrolador para un sensor capacitivo
Fig. Esto supone obtener tres tiempos de descarga (t1. t2 y t3). En este caso el condensador que ha de cargarse o descargarse será el propio sensor. cambiando tan solo la secuencia de los puertos del PIC de modo que el sensor y un condensador de referencia vayan cargándose y descargándose a fin de obtener las medidas de tiempo.3)
Cada valor de ‘Xi’ corresponderá un valor de presión. A diferencia de los otros. que detecta la variación de humedad. Con ellos construiremos una tabla y.
Configuración para el sensor de humedad relativa
El sensor utilizado es el 2322 691 90001 (Vishay). aunque muy similar. el sistema a seguir es idéntico que en el caso anterior. una estimación lineal de estos valores será la base de nuestro barómetro.
. el tiempo de descarga de CC y CX para evitar desbordamiento en la medida y determinar una constante de tiempo adecuada para minimizar el ruido de trigger. La secuencia que sigue este circuito es la siguiente:
Fig.2)
siendo tc el número de instrucciones en el tiempo de descarga por CC .3.4 Secuencia completa de cargas y descargas del condensador para el sensor capacitivo
La ecuación que define el valor de Cx es:
t X − t OFF Cc t C − t OFF
(3.17
Como puede verse en la Figura 3. tOFF es la medida de tiempo de descarga de las capacidades parásitas del sistema (tiempo de descarga de C con RB7 y RB6 en alta impedancia) y tx es el tiempo de descarga de Cx. se coloca una resistencia (R) por la que puedan descargarse el sensor (CX) y el condensador que utilizamos como referencia (CC). del mismo modo que lo hace el condensador C en las configuraciones de temperatura y presión. El valor de R ajustará. 3.
comunicación serie y monitorización (LabView). dando una corriente máxima de salida de 1.18
Estación meteorológica.5 A. cálculo de variables (PIC16F873). Interfaz sensor -microcontrolador
CAPÍTULO 4.1 Esquema simplificado de la estación meteorológica
Los componentes que forman el circuito de la estación meteorológica son: Regulador de tensión El LM7805 (Figura 4.25 V a 25 ºC siempre que la tensión de entrada esté comprendida entre 8 y 25 V.2 Regulador de tensión LM7805
. Puede trabajar en un margen de temperaturas entre -20 a +150 ºC
Fig. 4.2) es un regulador de tensión que fija su tensión de salida a 5 V con un error máximo de 0. 4.1 Esquema y componentes
El sistema se divide en 4 partes: interfaz directa sensor-microcontrolador. DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO DE MEDIDA
3) es un inversor con entrada de bajo ruido. Se utilizan dos reguladores LM7805. Se alimenta a 5 V y trabaja entre -40 y +85 ºC
.0 uA entre -55 y +125 ºC. Inversor El 74VHC14N (Figura 4.3 Inversor 74VHC14N
El inversor nos proporcionará. deberemos programar el PIC para detectar uno de subida.19
Como la fuente de alimentación que se utiliza para la estación es de 9 V y el margen de temperaturas es de -5 a +50 ºC comprobamos que el regulador se ajusta a nuestras necesidades. 4. El hecho de que coloquemos un inversor a la entrada del puerto de interrupción supone programar el PIC a la inversa en relación a los flancos: si queremos detectar un flanco de bajada.
Fig. uno que alimenta el PIC16F873 y el inversor 74VHC14N y otro para alimentar el MAX233.4) es un emisor/receptor que comunica el microcontrolador con el PC a través del estándar RS-232 mediante puerto serie. De esta forma se reduce el efecto del ruido de la alimentación en la tensión de descarga del condensador. al ser de entrada de bajo ruido. Se alimenta a 5 V. Emisor/receptor El MAX233 (Figura 4. Trabaja con voltajes entre 2 y 6 V con baja corriente de entrada a 1. mayor precisión al detectar las interrupciones por flanco de subida/baja en cada carga/descarga del condensador.
4. A través de su puerto de comunicación enviará los valores de X.
Fig. 2 módulos CCP (Interrupciones en modo Capture). sobre todo. Memoria de programa FLASH de 4KB (palabras de 14bits). 4.
La frecuencia interna. permitirá la carga y descarga de los condensadores asociados a cada sensor. los transmitirá al ordenador vía RS-232. a través de sus puertos I/O y su reloj interno. 3 Timers (utilizaremos el Timer1).5) es el microcontrolador que. B y C. Puertos I/O A.
. a su vez.20
Estación meteorológica. RX y CX al MAX233 que.5 Microcontrolador PIC16F873
Este microcontrolador se caracteriza por tener: • • • • • • • • Frecuencia máxima DC a 20MHz. Comunicación serie. 35 instrucciones. 13 interrupciones (RB0/INT puede ser utilizado como interrupción externa).4 Emisor/Receptor para conexión RS-232
Microcontrolador El PIC16F873 (Figura 4. Interfaz sensor -microcontrolador
Fig. la comunicación serie. tres tipos de puertos I/O y. la posibilidad de tener tres puertas de interrupción externa independientes han sido los factores decisivos para incluir este microcontrolador en el diseño.
Condensador lenteja Tolerancia: ±5% T [-25. de las cuales se diferencian principalmente en los procedimientos que las ponen en marcha.RC2 y RS. tanto del condensador C del circuito de temperatura y presión como del sensor capacitivo del circuito de humedad. Una de ellas es la detección por interrupción externa RB0/INT y la otra a través del modo captura del microcontrolador. . es decir. por un mecanismo hardware.85] ºC Utilizado a la entrada de alimentación.2.
4.85]ºC Utilizados para CC y desacoplo del oscilador. Resistencias Disipación:0. sincronizando la ejecución de programas con acontecimientos externos.2
Interrupciones RB0/INT y CCP
Una de las partes fundamentales del sistema es la detección de la descarga del condensador.1
Las interrupciones constituyen un mecanismo importante para la conexión del microcontrolador con el mundo exterior. Resistencias precisión Disipación:0.33 W Tolerancia: ±5% T [-55.C2 y desacoplo. Condensador electrolítico Tolerancia: ±20% T [-40.155] ºC Utilizadas para las resistencias RC1.21
Otros componentes Tabla 4. Cristal 20 MHz Capacidad de carga: 30.1 Características de los otros componentes utilizados en el montaje de la estación meteorológica. El funcionamiento de las interrupciones es similar al de las subrutinas. las interrupciones se ponen en marcha al aparecer en cualquier instante un evento externo al programa.105] ºC
Utilizados para los condensadores C1.25 W Tolerancia: ±1% T [-55. Condensador poliéster metalizado Tolerancia: ±5% T [-55. Esta detección se puede realizar de dos formas.00 ppm Utilizado para el oscilador en PIC16F873
4.00 pF Estabilidad de T: 100. Así como las subrutinas se ejecutan cada vez que en el programa aparece una instrucción CALL.RC2 y RS.235]ºC Utilizadas para todas las resistencias excepto RC1.00 ppm Tolerancia: 50.
flanco descendente. el inversor y la puerta de interrupción RB0/INT del microcontrolador. posibilita activar interrupciones. Nosotros utilizamos la interrupción por activación del pin RB0/INT. INTDEG = 1. INTF = 1.22
Estación meteorológica. La variable TCAP almacenará el valor de ciclos de instrucción. flanco ascendente. El PIC16F873 tiene varios tipos de interrupciones posibles. El bit INTDEG del registro OPTION selecciona el tipo de flanco: INTDEG = 0. Inicialmente. 4. se ha seleccionado flanco ascendente (INTDEG = 1). La Figura 4.6 Esquema de conexión inversor-microcontrolador-condensador para interrupción RB0/INT
Una forma sencilla de entender el funcionamiento de esta interrupción es a partir de una descripción secuencial que muestre todos los pasos que existen entre la detección del flanco descendente en el pin RB0/INT hasta la captura del número de ciclos de instrucción.
. El bit INTF del registro INTCON controla si es posible habilitar interrupciones: INTF = 0. la interrupción supondrá la captura del tiempo de descarga del condensador y los eventos externos que activarán la subrutina serán los flancos descendentes debidos a los cambios de tensión en el condensador en cada descarga. Consta de un registro de activación de peticiones (INTCON) y otro de selección de flancos (OPTION). el cual tiene un tamaño de 16 bits y actúa como contador. Interfaz sensor -microcontrolador
En nuestro caso. Para contar ciclos de instrucción utilizamos el temporizador Timer1 (TRM1) que nos proporciona el PIC.
Fig. imposibilita activar interrupciones.6 muestra la conexión entre el condensador C.
Inicializamos el TRM1. Condensador cargado (pin RB0/INT a 5 V). Las interrupciones son nuevamente habilitadas para la próxima descarga. #int_ext ext_isr(){ semafor = 0.0).
Podemos ver el modo de empleo de la interrupción RB0/INT a través del código en C del programa. set_timer1(0). /* Activación de interrupción externa */ enable_interrupts(global). enable_interrupts(global).8 V). Tcap=get_timer1(). }
Vemos aquí la secuencia completa del programa principal:
enable_interrupts(INT_EXT). enable_interrupts(INT_EXT). #ASM bucle1: btfsc espera /* Inicialización del Timer1 */ /* Variable que indica el fin del bucle ASM */ /* Descarga del condensador por RA1 */ /* Bucle en rutina ASM que da tiempo a la descarga */
. finalizando así el bucle. Pin RB0/INT a VTL (aprox. 8. INTF = 0 (permite de nuevo la activación de interrupciones). creamos una función que será llamada en el momento de habilitarse la interrupción externa. la variable semafor cambiará de valor. 6. 3. El código es el siguiente:
enable_interrupts(INT_EXT). 2. bit_clear(intcon. semafor=1. La variable Tcap tomará el valor del Timer1. Como vemos en el código. 9. 5. Inicio de descarga del condensador. cuando en el pin RB0/INT detecte un flanco ascendente. output_bit(PIN_A1. Nueva carga del condensador.23
La secuencia de actividades que realiza el microcontrolador es: 1. 1. 7.intf). de ahí que se configure así. Recordemos que entre el condensador y el pin de la interrupción hay un inversor. El PIC interpreta una petición de interrupción. TCAP = TRM1. Automáticamente INTF =1 (desactiva cualquier otra posible interrupción). es decir. 4.
de ahí que se configure así. ya que en ese momento el condensador se encuentra en descarga. Los eventos posibles que pueden ocurrir sobre dichos pines son: • • • • Un flanco ascendente Un flanco descendente Cada 4 flancos ascendentes Cada 16 flancos ascendentes
En nuestro sistema nos interesa que el valor de Timer1 se registre tras un flanco descendente.2. cuando en el pin RC1/T1OSI/CCP2 detecte un flanco ascendente. }
Configuramos las interrupciones. enable_interrupts(global). la interrupción del módulo CCP1 queda desactivada y la del módulo CCP2 se activa en modo de flanco ascendente. El código es el siguiente:
#int_ccp2 void ccp2_isr(){ Tcap=CCP_2. La variable Tcap tomará el valor del Timer1 almacenado en CCP2. Recordemos que entre el condensador y el pin de la interrupción hay un inversor. Interfaz sensor -microcontrolador
goto bucle1 #ENDASM
4. En este caso.
. Como vemos en el código. enable_interrupts(INT_CCP2). Explicamos el modo de empleo del modo captura a través del código en C del programa. creamos una función que será llamada en el momento de habilitarse la interrupción en modo captura. semafor = 0. finalizando así el bucle y las interrupciones son nuevamente habilitadas para la próxima descarga.2
CCP en modo captura
En el modo captura una pareja de registros captura el valor del Timer1 cuando ocurre un evento especial en el pin RC2/CCP1 para el módulo CCP1 o en el pin RC1/T1OSI/CCP2 para el módulo CCP2. es decir.24
Estación meteorológica. la variable semafor cambiará de valor. como se ha explicado anteriormente.
setup_ccp1(CCP_OFF). #ASM Bucle2: btfsc espera goto bucle2 #ENDASM /* Inicialización del Timer1 */ /* Variable que indica el fin del bucle ASM */ /* Descarga del condensador por RB1 */ /* Bucle en rutina ASM que da tiempo a la descarga */
. /* Activación de interrupción externa */ enable_interrupts(global). output_bit(PIN_B1.
Vemos aquí la secuencia completa del programa principal.
enable_interrupts(INT_CCP2).0). set_timer1(0). semafor=1. setup_ccp2(CCP_CAPTURE_RE).
además. Multitud de propiedades fisicoquímicas de materiales o sustancias varían en función de la temperatura a la que se encuentren. En nuestro caso.15 = (º F − 32) / 1. la presión de vapor o la conductividad eléctrica.
º C = K − 273. como por ejemplo su estado (gaseoso. Monitorizar dicha magnitud tiene. Además es uno de los factores que influyen en la velocidad a la que tienen lugar las reacciones químicas. Como vemos. MAGNITUDES. En el Sistema Internacional de Unidades. concretamente la escala Celsius (o centígrada). y. la unidad de temperatura es el kelvin. la importancia de un sistema de este tipo da pie a que puedan abrirse nuevas líneas de investigación para todos estos campos basándose en el nuevo método que se ha presentado.8
(5. Interfaz sensor -microcontrolador
CAPÍTULO 5.1 Sensor resistivo de temperatura Pt1000 (LabFacility). en los países anglosajones. SENSORES E INSTRUMENTACIÓN
La temperatura es un parámetro termodinámico del estado de un sistema que caracteriza el calor. la escala Fahrenheit. está muy generalizado el uso de otras escalas de temperatura. 5.26
Estación meteorológica. El sensor que se ha escogido es una RTD Pt1000 (LabFacility). vehículos o maquinaria (por ejemplo. Sin embargo.1)
Poder medir la temperatura y hacer un registro de resultados nos es útil en muchos aspectos. como puede ser el de edificios.
Fig. otras muchas utilidades. la densidad. el sistema de refrigerado interno de un PC) necesita de un subsistema capaz de medir temperatura. Todo sistema de acondicionamiento térmico. la solubilidad. ese sistema será el lugar donde coloquemos la estación meteorológica.
. líquido o sólido).
85 /ºC (5.3 ºC + 0.5 Sensor resistivo de presión SCC15AD2
Este tipo de sensor está formado por un puente de resistencias dispuesto de la siguiente manera (Figura 5. El sensor utilizado es el SCC15AD2 (SenSym) que vemos en la Figura 5. Los cambios de presión.95 mbar) y atmosferas (1 atm = 14. También se utiliza la unidad psi (1 psi = 68. Se forma entonces un ciclón o borrasca térmica. asciende. haciendo bajar la presión y provocando inestabilidad.2
La presión atmosférica es la fuerza por unidad de superficie que ejerce el aire sobre la superficie terrestre. por lo que suele expresarse su variación como: R = R0 (1 + α (T − T0 )) Las características principales del sensor Pt1000 son: • • • • Rango de temperatura: -50 a +500 ºC Tolerancia: ± (0. Se forma. provocados por los movimientos del aire influyen directamente sobre la estabilidad meteorológica. El sistema internacional define a los Newton por metro cuadrado (N/m2) o Pascal (Pa) como unidad de medida. haciendo aumentar la presión y provocando estabilidad. entonces. éste desciende.5 psi). Son dispositivos muy lineales en un gran rango de temperaturas.2)
5. sensor resistivo de presión.
Fig.000 Pa). 5. De ahí la importancia de incluir el barómetro en la estación. Cuando el aire está caliente. de modo que cuando el aire está frío.005t) α= 0. un anticiclón térmico. aunque también son utilizados los bares (1 bar = 100.5.27
Estos sensores deben su nombre al hecho de estar fabricados de platino (Pt) y presentar una resistencia de 1000 a 0 ºC.00385 º / /ºC Sensibilidad = 3.6):
Fig. 5. el sistema puede utilizarse del mismo modo. cada salida del sensor se conecta a un puerto del microcontrolador. Viendo la figura podemos entender que. diferentes valores de tiempo de descarga. 5.7 Conexionado del sensor SCC15AD2 con los puertos del PIC16F873
Las características principales del sensor SCC15AD2 son: • • • • • • Tensión máxima de trabajo: 12 V (DC) Rango de temperatura: 0 a 50 ºC (compensado) Tiempo de respuesta: 100 usec Resistencia nominal de salida: 4. estando el resto de puertos en alta impedancia.30 psi (0 .7. por tanto.28
Estación meteorológica.1 k Presión de trabajo: 0 . El condensador se irá descargando por cada puerto de forma secuencial. Como se puede ver en la Figura 5.2068.6 Circuito equivalente del sensor resistivo SCC15AD2
Anteriormente se ha dicho que el funcionamiento del nuevo método de medida en el caso de la presión era muy similar al de la temperatura.5 %
Fig.5 mbar) Error de no linealidad: 0. De esta forma el puente de resistencias irá adquiriendo diferentes valores de su resistencia equivalente y. aunque no sea una única resistencia variable (como en la RTD Pt1000) sino varias resistencias que varían su valor en función de la presión.
El sensor utilizado es el 2322 691 90001 (Vishay) (Figura 5. es decir.3 Estructura interna del sensor de humedad
El material dieléctrico absorbe o elimina vapor de agua del ambiente con los cambios de humedad.
Fig. 5. La humedad relativa es un parámetro utilizado principalmente en aplicaciones ambientales (ejemplo: acondicionamiento de aire) o mediciones meteorológicas ya que impacta directamente en el confort humano. de ahí que elijamos este parámetro para nuestra estación. sensor capacitivo de humedad relativa.3).2). El parámetro que mide nuestra estación meteorológica es el de humedad relativa. La medición de la humedad relativa consiste en la relación entre la presión parcial del vapor de agua en el gas de que se trate (en este caso.2 Sensor capacitivo de humedad 2322 691 90001 (Vishay)
Los sensores capacitivos como éste se componen de platos paralelos con electrodos porosos (Figura 5. Por lo tanto la humedad relativa es función de la temperatura y se expresa en forma de porcentaje. mediremos la cantidad de vapor de agua existente en el aire. Nuestra estación meteorológica medirá la humedad ambiental.
Fig. el aire) y la presión de saturación del vapor. a una temperatura dada. Los cambios resultantes en la constante dieléctrica
La humedad es la cantidad de vapor de agua existente en un gas. 5.
El material sensor es muy delgado para alcanzar grandes cambios en la señal con la humedad.5.4 Capacidad típica del sensor Vishay en función de la humedad relativa. A valores de humedad superiores al 85% sin embargo el sensor tiene una tendencia a saturar y se transforma en no lineal. Interfaz sensor -microcontrolador
causa una variación en el valor de la capacidad del dispositivo por lo que resulta una impedancia que varía con la humedad.4±0. Un cambio en la constante dieléctrica de aproximadamente el 30% corresponde a una variación de 0100% en la humedad relativa. Los sensores capacitivos son apropiados para aplicaciones que requieran un alto grado de sensibilidad a niveles bajos de humedad.
.05 pF/%RH Rango de humedad de trabajo: 10 a 90 %RH Tensión de alimentación: 5 V Capacidad nominal 43% RH: 122±15% pF Tiempo de respuesta (43 a 90 %RH): <5 s
En la Figura 5.4 vemos la curva que relaciona la capacidad del sensor con la humedad relativa. Esto permite al vapor de agua entrar y salir fácilmente y el secado rápido para la sencilla calibración del sensor. donde proveen una respuesta relativamente rápida.30
Estación meteorológica. Las características principales del sensor Vishay son: • • • • • • Temperatura de trabajo: -25 a 85 ºC Sensibilidad: 0.
6 vemos el controlador de presión utilizado para obtener los valores de respuesta del sistema en el rango de 0 a 16 psi.5 Controlador de temperatura 9102-S (Hart Scientific)
Rango de trabajo: -10 ºC a 122 ºC Estabilidad: ±0.6Controlador de presión P600 (Digitron)
Fig. ésta está conectada al controlador. El sensor de temperatura es introducido indistintamente por uno de los dos orificios. A su vez. cuya temperatura es la que indica el display. 5.
Fig. de este modo podemos incrementar la presión sobre el sensor y monitorizarla en el display del controlador.5 vemos el controlador de temperatura utilizado para obtener los valores de respuesta del sistema en el rango de -10 a 50 ºC. El sensor de presión se conecta a una bomba manual de aire a través de un tubo flexible. 5. presión y humedad hemos utilizado los siguientes instrumentos: Controlador de temperatura 9102-S (Hart Scientific) En la Figura 5.05 ºC Precisión: ±0.4
Para estudiar la respuesta de nuestro sistema a diferentes valores de temperatura.31
5.25 ºC
Controlador de presión P600 (Digitron) En la Figura 5.
5 %RH Resolución: ±1 %RH (+4/-2 %RH en el rango de 90% a 98%)
Estación meteorológica.05% FS (Full Scale)
Termohigrómetro DO-9406 y HD 8501-S (Delta Ohm) En la Figura 5. 5. Exactitud: 0. Interfaz sensor -microcontrolador
Rango de trabajo: 0 – 30 psi. La colocación de la sonda en el punto de medida nos permite visualizar la humedad relativa de ese punto en ese instante.7 vemos el medidor y la sonda de humedad relativa que hemos utilizado.7 Termohigrómetro DO-9406 con sonda HD 8501-S (Delta Ohm)
Rango de trabajo: 5% a 90% Precisión: ±2.
6. MONTAJE DE LA PLACA DE CIRCUITO IMPRESO Y RESULTADOS
6.1 Distribución de los sensores en la placa de circuito impreso
La Figura 6. presión y humedad en los puertos del microcontrolador PIC16F873. del orden de pF.
Fig. RS. El valor de los componentes viene determinado por los siguientes criterios: • RC2. Se escoge un valor de resistencia del orden de M para que la constante de tiempo entre la capacidad del sensor.1 muestra la distribución de los tres sensores indicando los valores de los condensadores y las resistencias de calibración utilizados en el montaje final. y la resistencia de descarga RS permita que la medida de tiempos sea del orden de 10. Limita la corriente en el puerto RA1 a 14 mA durante la descarga de C1 .33
CAPÍTULO 6. Se ha escogido el valor comercial más cercano al valor nominal del sensor de temperatura incrementado en un 30 %.1 Distribución de los sensores de temperatura. R0.000 lecturas del Timer1.
Valor comercial más próximo al valor nominal del sensor de humedad. debido a que el calibrador de presión presentaba pérdidas a partir de 500 ms aproximadamente. El valor medio y la desviación estándar son: R Pt1000 = 1095.38 . se prescinde de una de ellas reduciendo así el coste final.86 Ω y s ( RPt1000 ) = 0. El valor medio y la desviación estándar son: t Pt1000 = 14455.1
En el caso del diseño de medida de temperatura la resistencia RC1 ha sido suprimida por un cortocircuito.
La ecuación resultante queda del siguiente modo:
R Pt1000 = RC 2
t Pt1000 − t RC1 t RC 2 − t RC1
(6. La Figura 6.3 y s(t ) Pt1000 = 3. Por ello.2 muestra el histograma de 100 medidas de tiempo (tPt1000) correspondiente a la descarga del condensador C=2. pues teórica y experimentalmente se ha comprobado que con una única resistencia de referencia.000 lecturas del Timer1. el tiempo de descarga por RC1 se mantiene.1).
6.432 Ω .2.
.2 uF por el sensor Pt1000 a una temperatura de 25 ºC.1)
Como vemos en (6.
6. RC2 .34
Estación meteorológica. pues aunque no hay resistencia sigue habiendo línea de conexión con el puerto A1.3 muestra el histograma de 100 valores de RPt1000 correspondientes a las Figura 6. La Figura 6. El valor de tiempo real puede obtenerse multiplicando la medida de tiempo por 200 ns.2 y calculados utilizando (6. que se han realizado en intervalos de 100 ms. C1 y C2: Se escogen unos valores de capacidad del orden de uF y nF para C1 y C2 respectivamente para que la constante de tiempo entre la capacidad del sensor y la resistencia de los sensores de temperatura y presión permita que la medida de tiempos sea del orden de 10.1). Interfaz sensor -microcontrolador
CC. y una línea en cortocircuito se obtienen idénticos resultados que con dos.2 Resultados experimentales
Todas las medidas se han realizado en intervalos de 1 s excepto las medidas de presión.
La Figura 6.2585 R(Ω ) − 258.50] ºC en intervalos de 5 ºC.2533 R(Ω ) − 252.4 muestra los resultados para el sensor Pt1000 en el rango de temperatura de [-10.1 cuando la temperatura en el sensor es de 25 ºC.5 muestra los resultados para el sensor Pt1000 en el rango de temperatura de [20.3)
Fig.6471
(6.6. La estimación lineal de estos puntos da como resultado la siguiente expresión:
T ª (º C ) = 0.2 Histograma de 100 lecturas del Timer1 cuando medimos el tiempo de descarga del condensador (C = 2.21] ºC en intervalos de 0. La estimación lineal de estos puntos da como resultado la siguiente expresión:
T ª (º C ) = 0.
La Figura 6.1 ºC.2 uF) en el circuito de Figura 6.26
4 Variación discreta de valores de resistencia RPt1000 calculada en (6.+50] ºC en intervalos de 5 ºC.1) en función de la temperatura aplicada en el sensor Pt1000 para el rango [-10.3 Histograma de 100 valores discretos de resistencia RPt1000 calculados aplicando (6. Interfaz sensor -microcontrolador
Fig.2 uF en el circuito de Figura 6.6.1 cuando la temperatura en el sensor es de 25 ºC
Fig.1) cuando medimos el tiempo de descarga del condensador C = 2.
Estación meteorológica. Recta de ajuste por mínimos cuadrados de los valores obtenidos mediante (6.1).6.
20. Recta de ajuste por mínimos cuadrados de los valores obtenidos mediante (6.3) no son idénticas.6.1 ºC (Figura 6.37
Curva de Calibración 1080.
Tanto en la Figura 6. indicándonos así que el sistema se comporta de forma lineal.5 Resistencia (Ohms) 1079 1078.5).5 1078 1077.6 Temperatura (ºC)
20.5 1077 1076.1
20. Esto no sucede cuando las medidas se realizan en intervalos de 0.5 20.3
20.+21] ºC en intervalos de 0.1).
6. También podemos ver que las ecuaciones que describen ambas rectas (Ecuaciones 6.4)
La Figura 6.5 1076 20
20. Este hecho supondrá perder exactitud en el sistema en el orden de las décimas de grado.1 ºC.2
20.2 como en la 6.6 muestra el histograma de 100 medidas de tiempo (tSCC15AD2) correspondiente a la descarga del condensador C=470 nF por el sensor SCC15AD2 a una presión de 8 psi.2.5 Variación discreta de valores de resistencia RPt1000 calculada en (6. pues la recta de ajuste no coincide de forma tan precisa con los valores medidos a intervalos de 5 ºC.4 vemos que la recta de ajuste coincide mucho con los puntos medidos en intervalos de 5 ºC.4 20.2
La ecuación que describe la variación de presión es:
X SCC15 AD 2 =
t1 − t 3 t SCC15 AD 2
(6. por lo que podemos decir que el sistema no es muy ruidoso.9
Fig. En la Figura 6.3 observamos poca dispersión en los valores obtenidos.7
20.2 y 6.5 1080 1079.1) en función de la temperatura aplicada en el sensor Pt1000 para el rango [+20. El valor medio y la desviación estándar son:
8 muestra los resultados para el sensor SCC15AD2 en el rango de presión de [0.13 × 10−4 . La Figura 6. El valor de tiempo real puede obtenerse
multiplicando la medida de tiempo por 200 ns.6 Histograma de 100 lecturas del Timer1 cuando medimos el tiempo de descarga del condensador (C = 470 nF) en el circuito de Figura 6. La Figura 6.1 cuando la presión en el sensor es de 8 psi.6.
40 Frecuencia
9548 9550 9552 Lectura del Timer1
Fig. El valor medio y la desviación estándar son: X SCC15 AD 2 = 0.22
(6.62 .4) cuando se le aplica al sensor 8 psi.16] psi en intervalos de 2 psi.31 ⋅ X SCC15 AD 2 − 118. La estimación lineal de estos puntos da como resultado la siguiente expresión:
P ( psi ) = 1313.38
Estación meteorológica. Interfaz sensor -microcontrolador
tSCC15 AD 2 = 9555.7 muestra el histograma de 100 valores de XSCC15AD2 correspondientes a las Figura 6.6 y calculados utilizando (6.80 y s ( t ) SCC15 AD 2 = 2.095969 y s ( X SCC15 AD 2 ) = 2.
0.09 0 2 4 6 8 10 Presión (psi) 12 14 16
Fig.4) cuando medimos el tiempo de descarga del condensador C = 470 nF en el circuito de Figura 6.098
Fig.094
0.1 cuando la presión en el sensor es de 8 psi.0955 0.6.0945
0.8 Variación discreta de valores de la variable XSCC15AD2 calculada en (6.4).097
0.4) en función de la presión aplicada en el sensor SCC15AD2 para el rango [0.16] psi psi en intervalos de 2 psi.
. Recta de ajuste calculada con los mínimos cuadrados de los valores obtenidos mediante (6.0965 Valor de X SCC15AD2
0 0.096 0.
Curva de Calibración 0.7 Histograma de 100 valores discretos de la variable XSCC15AD2 calculados aplicando (6.0975
0.1 Medida de X SCC15AD2
6 y 6.5 %RH/pF).75. que es 36. por lo que la curva de calibración se obtiene a partir de las especificaciones del sensor. Interfaz sensor -microcontrolador
En la Figura 6. es decir.40
Estación meteorológica. 2. de ahí que la pendiente sea la inversa de la sensibilidad. El valor medio y la desviación estándar son: tVISHAY = 14548.4 pF/%RH obtenemos la pendiente (véase que buscamos humedad en función de capacidad. como se explica a continuación. indicándonos así que el sistema se comporta de forma lineal.75
(6. a diferencia de la medida de temperatura y presión. La curva de calibración teórica que utilizará el sistema para medir humedad relativa es:
% RH = 2. En la Figura 6. 36.6 %RH (referencia obtenida con sonda HD-8501-S).53. A la pendiente de la recta. A partir de la sensibilidad de 0.3
La ecuación que permite obtener la capacidad del sensor de humedad es:
CVISHAY =
tVISHAY − t OFF Cc t CC − t OFF
(6. donde Y será el valor de humedad relativa que buscamos.6) encontramos B = -294.92 . por tanto el sistema es más ruidoso que el módulo de temperatura.53 pF (aplicando (6. El valor de tiempo real puede obtenerse multiplicando la medida de tiempo por 200 ns.9 muestra el histograma de 100 medidas de tiempo (tVISHAY) correspondiente a la descarga del sensor Vishay a 36. La recta que buscamos es de la forma: Y = AX + B. en el caso de la humedad no ha sido posible disponer de un calibrador de humedad.6 %RH.5 %RH/pF y el punto (132.8 vemos que la recta de ajuste se aproxima bastante bien con los puntos medidos en intervalos de 2 psi. Medimos con el sistema la humedad ambiente y obtenemos que el sensor tiene una capacidad de 132.5 ⋅ C ( pF ) − 294. Para encontrar la constante de ajuste B necesitamos un punto de la recta.
.7 observamos algo de dispersión en los valores obtenidos.2.40 y s (t )VISHAY = 18.6)) y medimos la humedad relativa en el sensor en ese momento. X el valor de capacidad del sensor que nos proporciona el sistema y B la constante de ajuste.6)
Es importante destacar que.7)
La Figura 6. Con la pendiente de 2.
221 pF .
La Tabla 6.7). El valor medio y la desviación estándar son: CVISHAY = 132.6) en función de los valores reales medidos con el analizador de impedancias del laboratorio aplicando (6. La Figura 6.1 muestra los valores de capacidad de CVISHAY.3 pF y s ( C2 H ) = 0.077 pF .76 pF y s ( C1H ) = 0.264 pF .
Fig.12 muestra los resultados para el sensor Vishay en el rango de %RH de [0.
C1H = 130.6%. C1H y C2H calculados con (6. aplicando (6.53 pF y s ( CVISHAY ) = 0.
.10 muestra el histograma de 100 medidas de capacidad correspondiente a la descarga del sensor Vishay (de capacidad CVISHAY ) y dos condensadores de prueba C1H y C2H a 36.6). C 2 H = 171.7).1 cuando la %RH en el sensor es de 36.41
La Figura 6.9 Histograma de 100 lecturas del Timer1 cuando medimos el tiempo de descarga del sensor Vishay en el circuito de Figura 6.6 %RH.100] aplicando (6.6.
6.53 C1H 129.76 C2H 172. Interfaz sensor -microcontrolador
Fig.1 Comparativa de capacidades reales del sensor y los condensadores de referencia a 36.1 cuando la %RH en el sensor es de 36.6 %RH con las capacidades medidas en la estación. pero no se ha podido disponer más que de los dos que se indican.
. Esta tabla debería haberse realizado con varios condensadores de valores comprendidos entre 100 y 200 pF (orden de capacidad del sensor Vishay).
Tabla 6.10 Histograma de 100 valores discretos de capacidad del sensor Vishay y los condensadores de prueba C1H y C2H calculados aplicando (6.61 171. de ese modo tendríamos una mejor caracterización de la medida de capacidad.6%.42
Estación meteorológica.03 130.1 nos permite comprobar el error del sistema al medir capacidad utilizando (6. CVISHAY 130.6).13 pF.6) en el circuito de Figura 6.3
Capacidad Real (pF) Capacidad Estación (pF)
La Tabla 6.40 132. El error máximo que podemos ver es de 2.
6. La razón principal de esta dispersión es la presencia de interferencias capacidades provocadas por la propia placa de circuito impreso.10 podemos pensar que el sistema es más ruidoso.9 y 6.12 Variación discreta de valores de capacidad CVISHAY calculada en la ecuación (6.43
Fig.6) en función de la %RH aplicando la ecuación (6.
. midiendo durante 1 minuto el valor de capacidad en el sensor y la humedad en el laboratorio. al no disponer de una cámara que asegure un valor constante de humedad. Además. Esta exposición a humedad no controlada provoca que los histogramas sean aún más dispersos. las medidas se han tenido que realizar a humedad ambiente. Al ver la más que notable dispersión de los histogramas de las Figuras 6. pues es una recta teórica creada a partir de los datos que el fabricante del sensor nos da puesto que no se ha podido disponer de un calibrador de humedad.7).
En este caso no podemos valorar la linealidad del sistema a partir de la recta que describe el sistema.
Fig. Interfaz sensor -microcontrolador
6.12 muestra una fotografía de la estación meteorológica. más sensible a ruido e interferencias.13e-004 2. de forma secuencial.185
. XSCC15AD2 y CVISHAY.432 0. es decir. mostrar y crear un fichero con los resultados Como veremos en este apartado.3 Caracterización de la estación meteorológica
La Figura 6. ya que es un sensor capacitivo y. haga las medidas y cálculo de RPt100.77e-004 Humedad (CVISHAY) 0. Estas medidas son enviadas al entorno LabView que se encarga de aplicar las rectas de ajuste. la desviación estándar de las medidas del sistema al completo varían respecto a las medidas individuales.12 Fotografía de la estación meteorológica
Una vez se han obtenido los resultados de cada sensor de forma individual se han realizado las medidas del sistema completo. el sistema configurado para que. Tabla 6.2 vemos las diferencias entre la desviación estándar de las medidas de cada sensor de forma individual y la del sistema completo. En la Tabla 6.44
Estación meteorológica. se crean corrientes y capacidades parásitas que afectan a la medida siguiente.264 1. Esto se debe a que. sobre todo en el caso de la humedad. 6. En todos los casos la desviación aumenta.784 Presión (XSCC15AD2) 2. por tanto.2 Comparativa de las medias de desviación estándar entre medidas individuales del sistema y las medidas del sistema al completo Desviación estándar Sistema Individual Sistema Completo Temperatura (RPt1000) 0. al hacer la medida de tiempos de cada sensor.
1 ºC Presión 0.2588 R(Ω ) − 259.4.2 ºC Presión ±0. En la tabla 6. Temperatura ±0.4 psi Humedad ±4. Se calcula el valor medio de las diferencias entre la medida del sistema y la medida del patrón.3 Resolución de la estación meteorológica.10)
Se puede ver que las tres expresiones son muy similares. Tabla 6.4 Medidas para la obtención de la exactitud de la estación.2589 R(Ω ) − 259.2).0151 T ª (º C ) = 0.4 vemos las medidas para la obtención de la exactitud del sistema. En el caso de la humedad se ha medido la capacidad del sensor Vishay utilizando la ecuación (6.8 %
Para determinar la repetibilidad del sistema se han obtenido las rectas de ajuste para temperatura y presión con medidas realizadas en 3 días distintos.7).2585 R(Ω ) − 258.2599 T ª (º C ) = 0. Tabla 6.45
Con los resultados de la desviación típica podemos definir la resolución que tendrá la estación aplicando las pendientes de las ecuaciones (6.7). En la Figura 6.8) (6.9) (6.3 psi Humedad 3%
La exactitud de la estación vendrá determinada por la diferencia entre la medida del sistema y la referencia con el patrón que tomamos. los calibradores de temperatura.13 vemos tres rectas de ajuste del módulo de temperatura. por tanto podemos decir que el sistema tiene una alta repetibilidad.5) y (6. Las rectas están determinadas por las siguientes expresiones:
T ª (º C ) = 0.6) y se han reproducido dos nuevas rectas de ajuste como en el caso de la ecuación (6. (6. Temperatura 0. presión y humedad expuestos en el apartado 5.
(6. en este caso.
(6. Interfaz sensor -microcontrolador
Fig.8967 ⋅ X SCC15 AD 2 − 121.3952 ⋅ X SCC15 AD 2 − 120. Las rectas están determinadas por las siguientes expresiones:
P ( psi ) = 1357.1). negra y azul respectivamente. es decir. la presión atmosférica se suma a la presión que aplicamos sobre el sensor y medimos en el controlador de presión.11) y (6.12). de ahí que esté desplazada hacia abajo en la Figura 6.4266 P ( psi ) = 1369. la presión atmosférica era inferior a la presión atmosférica del día en que se obtuvo la recta (6.13)
En este caso vemos que hay una de las rectas (recta color rojo) que se encuentra desplaza en relación a las dos restantes.
En la Figura 6.3749 P ( psi ) = 1367.1906 ⋅ X SCC15 AD 2 − 121. El día que se hicieron las medidas de las rectas (6.13 Rectas de ajuste de temperatura de tres días distintos.12) (6. calculadas por mínimos cuadrados de los valores obtenidos en (6.
.11) (6.14 vemos tres rectas de ajuste del módulo de presión.14. 6. recta roja.13).46
Estación meteorológica. Esto se debe a que la medida de presión se hace respecto a la medida de presión atmosférica que hay en ese momento.
9513 % RH = 2.5 ⋅ C ( pF ) − 299. como se ha explicado anteriormente.5 ⋅ C ( pF ) − 298. pF) que se ha utilizado para obtener las rectas como en (6.8 %RH)
.0923 % RH = 2. mostrando el error de medida de capacidad del sistema. No coinciden exactamente ya que el punto de medida (%RH. Las medidas de los tres puntos de medida fueron: (132. ya que. 36.5 ⋅ C ( pF ) − 298.6 %RH) (135. Las rectas están determinadas por las siguientes expresiones:
% RH = 2.14) (6.9 %RH) (134. 39.14 Rectas de ajuste de presión de tres días distintos. son rectas con pendientes teóricas.16)
En este caso era de esperar que las tres rectas fueran muy parecidas.53 pF. calculadas por mínimos cuadrados de los valores obtenidos en (6.15 vemos tres rectas de ajuste del módulo de humedad.15) (6.95 pF.5723
(6.54 pF.47
Fig. 6. 37. En la Figura 6.4).7) se ha medido en tres días distintos.
5 6.38 0.Serie Cantidad 1 1 1 1 1 2 1 2 2 7 3 1 1 2 1 1 1 1 Coste (€) 4. 6.6) y (6.5 vemos el inventario de material y componentes que forman la estación meteorológica junto a su coste.4 Coste y comparativa
En la Tabla 6.26 0. La suma total asciende a 64.44
.5 Inventario y costes Pieza Pt1000 SCC15AD2 VISHAY PIC16F873 IN74HC14A LM7805 MAX233 Resist.08 2.Serie Macho Funda Conector P. 0.96 0.25 1.9 4. Precisión 1W Condensador Radial Condensador Lenteja Condensador Electro.47 0.06 1.15 Rectas de ajuste de humedad de tres días distintos calculadas mediante (6.57 17 13 8. Tabla 6.7 1.
6. Cristal 20 MHz Zócalo Conector estándar P1J Placa PCB Conector P.63 0.33 W Resist.63 €. Interfaz sensor -microcontrolador
Fig.23 1.05 0.48
Estación meteorológica.15 0.7).
40 WMR928NX Exactitud ±0.8 420 340 ESTACION PROPUESTA
±0.6 muestra el resumen de las características más importantes de la estación meteorológica frente a las características de algunas estaciones comerciales.+70] ºC [-30.2ºC ±5 % ±27.
.95] % [5. Oregon Kestrel 4000 Scientific AVM .1 ºC ±1 ºC ±1 % ±3 % ±7 mb ±3 mb Margen de medida [-10.+16] psi.63
* La estación tiene un margen de medida de [0.6 Comparativa de las características de la estación propuesta con otras estaciones.100] % * 0.6 mb [-10. acorde con el rango en que se han realizado las pruebas del sistema. 9 V 8x6x2 64.95] % [795.7 x 4.+50] ºC [0.1% 1mb 1mb 8 pilas AA 2 pilas AAA 17 x 11 x 3 12.+70] ºC [25.1ºC 1% 0. Tabla 6.1050] mb [870.1080] mb Resolución 0.49
La Tabla 6.5 x 2.1ºC 0.1 ºC 3% 20.7 mb Bat.
7 mb y una exactitud de ±27. No requiere acondicionamiento de los sensores. El sistema nos permite obtener valores en el rango de -10 ºC a +50 ºC con una resolución de 0.2 ºC.txt de resultados y facilitando. proponiendo así un nuevo sistema de medida alternativo al habitualmente utilizado por las estaciones meteorológicas comerciales de uso doméstico.1 ºC y una exactitud de ±0. hecho que permite prescindir de amplificadores operacionales y filtros que incrementarían su coste final. CONCLUSIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE TRABAJO
En el presente trabajo se ha diseñado e implementado una estación meteorológica.
Después de diseñar. seleccionar el directorio donde guardar el archivo . Interfaz sensor -microcontrolador
CAPÍTULO 7.6 mb. Su diseño se ha basado en una interfaz directa sensormicrocontrolador. El sistema nos permite obtener valores en el rango de mb a mb con una resolución de 20. El sensor SCC15AD2 (SenSym). coste y comportamiento físico (resistivo y capacitivo. Tanto la resolución como la exactitud están alejadas de los valores de estaciones comerciales. Las características de la estación meteorológica son las siguientes:
Medida de Temperatura. El diseño de la estación es sencillo. Medida de Humedad Relativa. El mínimo tiempo entre medidas es de un segundo. la modificación de la calibración del sistema. implementar y verificar la estación meteorológica podemos extraer las siguientes conclusiones:
La estación meteorológica es capaz de medir las tres magnitudes físicas Sólo en el caso de la presión atmosférica las especificaciones no cumplen las expectativas esperadas. El sensor utilizado es la Pt1000 (LabFacility).50
Estación meteorológica. en nuestro caso). El sensor 2322 691 90001 (Vishay). Al finalizar las medidas se muestra la media. El sistema nos permite obtener valores en el rango de 10 % a 90 % con una resolución de 3 % y una exactitud del ±5 %. Los sensores comerciales que se han utilizado han sido seleccionados siguiendo los siguientes criterios: disponibilidad del producto. desde el mismo panel. El entorno LabView permite monitorizar las tres magnitudes pudiendo ajustar el tiempo entre medidas y el número de medidas.
. Medida de Presión Atmosférica.
4 psi.
A pesar ser un sistema de bajo coste. Revisar y aplicar el módulo de temperatura en ámbitos más exigentes.
. Estas carencias son la base de las futuras líneas de trabajo que se proponen a continuación:
Dotar de autonomía a la estación. Esto supone adaptar la estación a una alimentación con batería o pilas y diseñar un sistema wireless para la monitorización remota.1 ºC de exactitud.51
La estación requiere una fuente de alimentación de 9 V con conector estándar P1J y su consumo es de 20 mA. como puede ser la detección de perdida de presión por fuga de gas. como puede ser la medicina o la indústria. tanto en la alimentación como en la transmisión/recepción de datos. Reducir su consumo configurando el microcontrolador de modo que pueda suspender su funcionamiento entre medidas (función de apagado por inactividad) o bien apagarlo cuando no se requiera su uso (función “sleep”).1 ºC de resolución y ±0. la estación presenta aspectos mejorables. diseño sencillo y monitorización remota. Con una batería estándar de 9 V y 2000 mAH se conseguiría una duración aproximada de funcionamiento de 100 horas. Una estación de uso doméstico convencional varía su consumo entre 1 mA (en espera) a 75 mA (transmisión de datos). Los termómetros que se utilizan en las incubadoras son del orden de 0. Aplicar el módulo de medición de presión a usos que no exijan una resolución inferior a 0. valores equiparables a los de la estación propuesta.
[1] Jordana J., Pallás-Areny R., “A simple, efficient interface circuit for piezoresistive pressure sensors”, Sensors and Actuators A 127 69-73 (2006). [2] Reverter F., Pallás-Areny R., Direct sensor-to-microcontroller interface circuits, Marcombo, (2005). [3] Ariffin Noordin K., “A Low-Cost Microcontroller-based Weather Monitoring System”, CMU Journal, Vol.5(1) 33 (2006). [4] Cánovas A., Manual de usuario del compilador PCW de CCS. (2005) [5] Albesa J., Cateura A., Calvo X., Iglesias M., Millas D., “Design of a weather station”, EPSC (2006).
Información general sobre el microntrolador PIC16F873 de Microchip: http://www.plaquetodo.com/cursos/micros%202/P16F87X.HTM Instrumental de estaciones meteorológicas: http://www.meteochile.cl/instrumentos/inst_convencional.html http://www.portalciencia.net/meteoest.html Estación meteorológica convencional. Sensores, montaje y calibración: http://www.qsl.net/ea3cno/ind_met.htm Sensores de temperatura resistivos: http://es.wikipedia.org/wiki/RTD Interrupciones PIC16F873: http://www.geocities.com/electrogera666/micro/perfi_interrup_tmr0.html http://www.terra.es/personal/fremiro/interrupciones.htm Puerto serie: http://usuarios.lycos.es/tervenet/TUTORIALES/SerialPort.htm
MPLAB: http://www.covingtoninnovations.com/noppp/mplab-sp.html http://padthai.media.mit.edu:8080/cocoon/gogosite/documentation/makin gBoards/programmingThePic.print?lang=es Climatología y estación meteorológica de Castelldefels: http://www.castelldefels.org/castellano/meteoro_est_aj.asp
Interfaz sensor -microcontrolador
Circuito impreso y LabView
Esquemático del circuito para placa PCB
Figura Anexo 1.
Figura Anexo 2. Esquema de la placa PCB (Frontal)
Figura Anexo 3. Esquema de la placa PCB (Traseral)
5105 28.3369 29.6837 24.7331 31.0884 0.0884 0.1404 1059.1337 130.1360 24.5932 29.0884 0.0883 0.0895 0.0936 32.4282 129.2371 1034.2155 24.0885 0.3932 130.0830 24.5943 33.0884 0.1404 1034.0884 0.1675 131.2155 24.8205 33.4974 28.2371 1034.0884 0.7896 27.9574 130.7415 28.1553 24.0883 0.1404 1054.3650 129.7388 24.0884 0.0884 0.3374 131.2348 129.7486 1092.0884 0.5157 1092.7894 1092.1625 24.0884 0.0884 0.7297 131.1625 24.1404 1044.3545 129.0884 0.5435 1092.0883 0.1404 1044.5512 131.2625 131.7243 33.9858 32.1404 1044.7914 24.0884 0.8158 129.2371 1044.1625 24.0436 1034.2356 28.1077 1092.0943 131.5157 1092.2155 24.6990 129.6678 30.1819 24.4132 1092.0424 1034.2371 1044.1404 1054.7486 1089.0884 0.9895 30.8391 24.1625 24.6184 1092.2371 1044.5435 1092.0883 0.8913 32.5435 1092.5157 1092.4080 130.0830 24.1281 33.1404 1044.1404 1044.6184 1092.2371 1044.txt que proporciona LabView durante las medidas de temperatura.5189 1034.9880 1039.9579 33.6784 28.7486 1092.3261 129.1882 129.0901 24.5435 1093.0884 0.1404 1034. Ejemplo de archivo .1404 1044.2588 32. 10:51 Rx ( ) 1092.0884 0.7486 1092.0884 0.0240 28.1819 24.0762 1044.1404 1044.2155 24.2371 1044.0883 0.0884 0.0883 … CX (pF) 131.1061 129.5435 1092.5522 28.1819 23.5435 1092.0884 0.0884 0.5897 131.4409 1092.1373 129.0884 0.2412 130.1404 1044.5157 1092.4122 …
Figura Anexo 4.5693 1092.4185 32.1432 24.0883 0.7098 … X 0.1404 1044.4063 34.5435 1092.1404 1034.0199 129.7486 1092.6184 1092.1404 1044.1625 24.8864 33.4687 1092.2358 1092.3304 29.0869 0.1819 24.1625 24.4846 129.1553 24.0884 0.2084 24.7763 1092.3529 32.7486 1092.2225 32.0884 0.4409 1092.1404 1044. 05 de marzo de 2007 .3104 130.1360 24.1625 24.1715 30.0830 24.1553 24.1819 24.7486 1092.0883 0.5435 1092.1625 24.6322 129.0351 129.1067 130.0883 0.4648 1092.1625 24.8158 129.5155 130.6592 24.1332 24.3209 129.1404 1034.1404 1044.2371 1044.5597 1092.2206 27.6044 131.0883 0.1023 24.0883 0.0153 29.1404 1044.2155 24.2831 131.
.8152 27.1404 1044.5796 33.2349 24.7701 30.1610 1092.7829 131.0884 0.0884 0.1404 1044.0884 0.1404 1034.1819 24.1404 1044.2155 24.2649 131.0883 0.0885 0.1553 24.7486 1092.0829 32.7486 1092.5157 1093.0883 0.4014 33.1625 24.4846 24.6473 28.9096 129.4261 128.1404 1044.8525 28.1404 1044.3384 1092.0883 0.1890 129.6492 129.1688 33.8171 1092.0626 29.1404 1044.7209 1092.2155 24.1625 24.5435 1092.2371 1034.3937 … Pres(mb) 1044.5435 1092.0884 0.2371 1044.1404 1044.0958 130.9942 129.1404 1044.1250 129.1288 24.0884 0.8674 131.8377 28.4300 1092.8235 1092.2371 1049.3377 131.2636 1092.2155 23.6209 33.1404 1153.0885 0.5652 30.5034 33.8369 33.5743 33.6151 131.6095 1044.0883 0.5435 1092.0883 0.1404 1044.8235 1092.0884 0.2073 33.2155 24.0387 30.0166 30.4409 1092.1360 24.5435 1092.7896 28.2349 24.7486 1092.1044 130.3106 1095.0884 0.1332 130.6626 29.0884 0.3713 129.0830 24.2371 1044.1095 24.6436 31.2371 1034.1404 1034.1404 1034.2371 1044.1404 1044.7486 1092.1404 1034.1404 … Hum(%RH) 31.1404 1044.1625 24.1404 1044.0606 131.2358 1092. presión atmosférica y humedad relativa.0884 0.2227 24.1553 24.2358 1094.2317 … Temp(ºC) 24.0884 0.0545 131.2999 28.4409 1094.1819 24.4981 28.1404 1044.3671 129.9042 129.0843 31.2371 1044.1360 24.0993 129.0884 0.6363 29.2155 24.0883 0.61
MEDIDAS ESTACIÓN METEOROLOGICA lunes.5686 130.0884 0.0410 129.8035 130.5259 30.0111 31.6348 131.2155 24.6184 1091.4565 130.7878 33.5435 1092.5435 1092.0884 0.1014 131.0884 0.2358 1092.0884 0.
Figura Anexo 5.62
Estación meteorológica. Panel del programa LabView para monitorizar y guardar los datos de la estación meteorológica.
Más de este usuarioLM741LM741Tratado de Irosoy Sus OmoluosTratado de Irosoy Sus Omoluosconferencia-xslconferencia-xsl
HS1101 by Abraham Alberto Padra Avendaño1,2K viewsEmbedDownloadRead on Scribd mobile: iPhone, iPad and Android.Copyright: Attribution Non-Commercial (BY-NC)List price: $0.00Download as PDF, TXT or read online from ScribdFlag for inappropriate contentMore informationShow less
RelatedHumedad RelativaHumedad Relativaby Luis CastroSensor de HumedadSensor de Humedadby Fix IngenieríaPractica N. 04 KUKAPractica N. 04 KUKAby Diego GarzonPractica 5Practica 5by Byron ChacònPractica #2 TornoPractica #2 Tornoby Edisson EscobarSensor HumedadSensor Humedadby Severo Cruz NinaControl de InvernaderoControl de Invernaderoby ABdiel HuertaFMS INFORME 5FMS INFORME 5by Santiago CapillaPDFPDFby Dani De la TorreInforme 6Informe 6by Emilio AlbánImplementación rs485Implementación rs485by Julián Darío Barrera PintoInforme Practica2 AVRInforme Practica2 AVRby crucierAcondicionamiento Para Termocuplas y Lectura de Temperatura Con Pic 16f877aAcondicionamiento Para Termocuplas y Lectura de Temperatura Con Pic 16f877aby Jose Salvador Ona MoralesMEDICIÓN O CONFIGURACIÓN DE LA BASE DEL ROBOT KUKAMEDICIÓN O CONFIGURACIÓN DE LA BASE DEL ROBOT KUKAby carlosandres12Practica 2 TornoPractica 2 Tornoby Byron Chacòn01. Invernadero Automatizado01. Invernadero Automatizadoby Ivan FuentesDigital ControlerDigital Controlerby Edgar AldásAplicaciones Electronic As Con Micro Control Adores BascomAplicaciones Electronic As Con Micro Control Adores Bascomby rigomannLEADWELL V-30LEADWELL V-30by Byron IzaModulo CCPModulo CCPby jesusdruizvPráctica No.1 - Características KUKAPráctica No.1 - Características KUKAby Emiliano Albán NaranjoDISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN CIRCUITO DE ACONDICIONAMIENTO DE LA SEÑAL PARA UNA TERMOCUPLA TIPO KDISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN CIRCUITO DE ACONDICIONAMIENTO DE LA SEÑAL PARA UNA TERMOCUPLA TIPO Kby Diego Castro PlazasINVERNADERO INTELIGENTEINVERNADERO INTELIGENTEby cazalesdavidseñales y sistemas- ing Mario garcia 1º edicionseñales y sistemas- ing Mario garcia 1º edicionby Lucho BrowPIC 18 Simulator IDEPIC 18 Simulator IDEby fhidalgo_8Qué son los sistemas de control predictivoQué son los sistemas de control predictivoby Willian Espinoza GutierrezInvernadero.AutomatizadoInvernadero.Automatizadoby Miguel Angel Castillo MartinezBrazo robotico Labview+ArduinoBrazo robotico Labview+Arduinoby Gio RmzSimilar to HS1101Humedad RelativaHumedad RelativaSensor de HumedadSensor de HumedadPractica N. 04 KUKAPractica N. 04 KUKAPractica 5Practica 5Practica #2 TornoPractica #2 TornoSensor HumedadSensor HumedadControl de InvernaderoControl de InvernaderoFMS INFORME 5FMS INFORME 5PDFPDFInforme 6Informe 6Implementación rs485Implementación rs485Informe Practica2 AVRInforme Practica2 AVRAcondicionamiento Para Termocuplas y Lectura de Temperatura Con Pic 16f877aAcondicionamiento Para Termocuplas y Lectura de Temperatura Con Pic 16f877aMEDICIÓN O CONFIGURACIÓN DE LA BASE DEL ROBOT KUKAMEDICIÓN O CONFIGURACIÓN DE LA BASE DEL ROBOT KUKAPractica 2 TornoPractica 2 Torno01. Invernadero Automatizado01. Invernadero AutomatizadoDigital ControlerDigital ControlerAplicaciones Electronic As Con Micro Control Adores BascomAplicaciones Electronic As Con Micro Control Adores BascomLEADWELL V-30LEADWELL V-30Modulo CCPModulo CCPPráctica No.1 - Características KUKAPráctica No.1 - Características KUKADISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN CIRCUITO DE ACONDICIONAMIENTO DE LA SEÑAL PARA UNA TERMOCUPLA TIPO KDISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN CIRCUITO DE ACONDICIONAMIENTO DE LA SEÑAL PARA UNA TERMOCUPLA TIPO KINVERNADERO INTELIGENTEINVERNADERO INTELIGENTEseñales y sistemas- ing Mario garcia 1º edicionseñales y sistemas- ing Mario garcia 1º edicionPIC 18 Simulator IDEPIC 18 Simulator IDEQué son los sistemas de control predictivoQué son los sistemas de control predictivoInvernadero.AutomatizadoInvernadero.AutomatizadoBrazo robotico Labview+ArduinoBrazo robotico Labview+ArduinoControl DifusoControl Difuso

References: Resolución 
 resolución 
 Resolución 
 resolución 
 Resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución