Capitulo 5. PRESENTACIÓN DEL PRODUCTO
5.2. DESCRIPCIÓN DE FUNCIONAMIENTO
El sistema de Monitoreo logra cinco etapas para cumplir la detección de la información necesaria para mantener el correcto funcionamiento y operación del servicio. Lo primero que hace el sistema es adquirir información de las variables necesarias por medio de sensores, a continuación, se acondiciona y se digitaliza la información para poder ser leída por el microprocesador y que este pueda procesarla, después de que se procese la información este la envía por medio de protocolo TCP/IP a una dirección IP para que por medio de internet se pueda acceder a la información de manera remota y en tiempo real.
Si por alguna razón la cantidad de variables a medir es mayor a la cantidad de entradas disponibles en el microprocesador se debe usar una etapa adicional para multiplexar cada una de estas variables para obtener mayor cantidad de variables medidas, es importante resaltar que el adicionamiento de esta etapa puede disminuir la frecuencia de adquisición de la información que se ve reflejada en la interfaz del operador.
A continuación, se explica en detalle cada una de estas etapas:
Ilustración 10, Diagrama de bloques del Sistema de Monitoreo x 5.2.1. Adquisición por medio de sensores
La medida de un fenómeno físico, como la temperatura de una habitación, la intensidad de una fuente de luz o la fuerza aplicada a un objeto, comienza con un sensor. Un sensor, también llamado un transductor, convierte un fenómeno físico en una señal eléctrica que se puede medir. Dependiendo del tipo de sensor, su salida eléctrica puede ser un voltaje, corriente, resistencia u otro atributo eléctrico que varía con el tiempo. Algunos sensores pueden requerir componentes
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adicionales y circuitos para producir correctamente una señal que puede ser leída con precisión18
En esta etapa se hace uso de los sensores para adquirir la información del medio que queremos indagar, a continuación, algunos de los sensores más comunes en la instrumentación industrial:
Termopar, RTD, Termistor: Temperatura
Fotosensor: Luz
Micrófono: Sonido
Galga Extensiométrica, Transductor Piezoeléctrico: Fuerza y Presión
Potenciómetro, LVDT, Codificador Óptico: Posición y Desplazamiento
Acelerómetro: Aceleración
Electrodo pH: pH
5.2.2. Acondicionamiento de las Señales Adquiridas
En esta etapa la señal de salida del sensor de un sistema de medición en general se debe procesar de una forma adecuada para la siguiente etapa de la operación (digitalización). La señal puede ser, por ejemplo, demasiado pequeña, y sería necesario amplificarla; podría contener interferencias que eliminar; ser no lineal y requerir su linealización; ser analógica y requerir su digitalización; ser digital y convertirla en analógica; ser un cambio en el valor de la resistencia, y convertirla a un cambio en corriente; consistir en un cambio de voltaje y convertirla en un cambio de corriente de magnitud adecuada, etcétera. A todas estas modificaciones se les designa en general con el término acondicionamiento de señal. Por ejemplo, la salida de un termopar es un pequeño voltaje de unos cuantos mili-voltios. Por lo tanto, es necesario utilizar un módulo acondicionador de señal para modificar dicha salida y convertirla en una señal de corriente de tamaño adecuado, contar con un medio para rechazar ruido, lograr una linealización, y una compensación por unión fría (es decir, la compensación cuando la unión fría no está a 0 °C).19 5.2.3. Digitalización de las Señales Adquiridas
En una señal eléctrica analógica como la que nos entrega la etapa anterior (Acondicionamiento de las Señales Adquiridas), los valores de tensión positivos y
18 Tomado de: http://www.ni.com/data-acquisition/what-is/esa/
19 Tomado de: http://blog.utp.edu.co/ricosta/files/2011/08/CAPITULO-1-INTRODUCCION-A-LA- MECATRONICA.pdf
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negativos pueden mantenerse con un valor constante, o también pueden variar en una escala que va de "0" volt, hasta el valor máximo que tenga fijado, pasando por valores intermedios. Sin embargo, en la señal digital, a diferencia de la analógica, solamente existen dos condiciones: hay voltaje o no hay voltaje y su variación no ocurre de forma continua, sino de forma discreta, a intervalos de tiempo determinados.
Las variaciones que sufren los valores de tensión o voltaje en una señal analógica, al convertirse en digital se transforma en código numérico binario, representado exclusivamente por los dígitos “0” y “1”. En ese caso, el “0” significa que no existe ningún impulso eléctrico de tensión o voltaje, mientras que el “1” significa que sí hay voltaje con un mismo valor siempre en volt.
Ilustración 11, Comparación entre una señal analógica y una digital
En la ilustración 4 se puede observar el cambio que puede ocurrir con la señal obtenida en donde después de ser digitalizada la resolución de la misma disminuye, pero aun así en muchos casos es suficiente para obtener la información adecuada.
5.2.4. Procesamiento de la Información
En esta etapa se hace la ejecución de cada uno de los algoritmos que demanda el sistema, es decir, se hace el proceso contrario al recién hecho en hardware, pero ahora en software. El microprocesador o CPU es el encargado de procesar toda la información y controlar tanto el proceso como el resto de componentes del ordenador, es el elemento más importante.
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Ya obtenida la señal digital en el microprocesador se busca interpretar a lo que hace referencia, es decir, a los valores reales de las variables leídas por lo cual para cada una de las variables se ejecutan los acondicionamientos inversos a los hechos en la etapa 2 y 3 (Acondicionamiento de las Señales Adquiridas y Digitalización de las Señales Adquiridas) de esta manera se obtiene valores numéricos de las variables y pueden ser presentados en la interfaz gráfica a la que tiene acceso el operador.
5.2.5. Interfaz Gráfica
La etapa final del proceso es la de presentación de la información al operador, por eso a los ojos del cliente es una de las mas importante por qué es la herramienta con la que va a tener que familiarizarse para lograr obtener la mayor cantidad de datos en tiempo real y de manera precisa del estado de cada una de las estaciones de servicio.
Este componente contiene la visualización de la información para el análisis por el personal encargado, en este se pueden visualizar cada una de las alertas y lecturas del sistema, a continuación, los requerimientos de esta etapa:
Para acceder a la interfaz se debe ingresar por medio de credenciales.
Hay dos tipos de usuarios del sistema: el VIP quien puede editar opciones directamente de la interfaz y el operario quien puede realizar monitoreo de las señales entregadas.
La interfaz puede ser monitoreada desde cualquier punto que tenga acceso a internet por medio de una dirección IP.