Desarrollo De Un Sistema De Adquisición De Datos De Bajo Costo
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(2) Abstract: This project is carried out in order to arrive at the design, implementation and integration of an electronic data acquisition device in charge of the manipulation, control, reception and sending of data by means of a wireless communication protocol with a graphical visualization environment processes, which has a potential for development of applications in the area of educational research and learning, this makes it unique with respect to the devices available in the market for the cost-benefit that it can provide. For this project initially the architecture, programming and design of the device will be designed, on the other hand, the peripherals of the device, will have 8 analog ports of entry (each one with a PGA module, that is to say, selection of gains of 1, 2, 4 and 8), 2 analog output ports (16, 18 and 20 bits of resolution), 8 digital input ports, 8 digital output ports, 2 counter ports and 2 PWM (Pulse Width Modulation) ports. The platform will be scalable so that more modules can be added to the device to obtain greater applicability.. Keywords:. Data. acquisition. card,. ADC,. DAC,. counters,. PWM,. PGA.. 1. Introducción La adquisición de datos es el proceso de obtener diversas señales como entradas de voltaje, corriente o cualquier señal eléctrica, estas señales son digitalizadas por un dispositivo encargado de entregar estos impulsos eléctricos a un ordenador el cual manipula y condiciona estas señales convirtiéndolas en datos [1]. Por lo general cualquier máquina o dispositivo electrónico cuenta con la propiedad de interactuar o enviar información sobre su estado actual, [2] es en este punto donde el sistema DAQ (Data adquisición) juega un papel importante ya que este se encarga de realizar una lectura precisa sobre dicho sistema a controlar o supervisar..
(3) Los DAQS son utilizados para una gran variedad de procesos industriales y proyectos de investigación gracias a su fiabilidad y su gran variedad de funciones, estos sistemas varían dependiendo de la aplicación o de la necesidad que el. usuario demande, entre estas. variables se puede resaltar la resolución del sistema de adquisición, el cual define el número de bits de las diversas funciones del sistema que se utilizan para representar cada muestra, el número de entradas y salidas tanto digitales como análogas, la frecuencia de muestreo, y otras funciones como contadores, variadores de ancho de pulso y ganancias programables tanto de entrada como de salida [3-4]. En este punto es importante resaltar el firmware que proporciona el DAQ ya que existen varios tipos de software que puede proporcionar la comunicación entre el sistema y el ordenador, en su gran mayoría los usuarios buscan un software amigable y fácil de manipular preferiblemente con un ambiente gráfico el cual proporcione una interfaz humana fácil de programar y supervisar [5].. De una u otra forma los sistemas de adquisición de datos están presentes en diversos procesos ya sean agropecuarios, industriales, médicos, ecológicos e incluso en procesos de proyectos auto sostenibles como la administración y la manipulación de recursos naturales, por ende, se puede afirmar que los DAQS son sistemas indispensables para la manipulación de diversas tecnologías y obtención de información de varios procesos generales. [6-7]. En la actualidad existe una gran variedad de dispositivos electrónicos de adquisición de datos los cuales ofrecen distintas aplicaciones afines, por lo general estos dispositivos son aplicados en diferentes campos de la tecnología ya mencionados, un factor muy importante en ello es que la gran mayoría de estos dispositivos electrónicos son demasiado costosos respecto a las características que pueden ofrecer [8-10], es decir que a la hora de realizar proyectos de investigación, aplicaciones industriales o simplemente sistemas de prueba se.
(4) puede llegar a generar un alto costo lo que implica que estos dispositivos de adquisición queden relegados de muchas aplicaciones debido a su alto costo en el mercado.. En el anterior sentido, el en mercado actual no se ofrecen dispositivos de adquisición de datos a bajo costo en los cuales se pueda incluir una alta variedad de funciones y un entorno de programación amigable con el usuario y el desarrollador, en este orden de ideas se puede afirmar que las tarjetas de datos que se ofrecen en el mercado poseen muy pocas características de software y hardware, es decir, en muchas ocasiones solo están enfocados a cierto tipo de aplicaciones a un precio muy elevado respecto al costo beneficio [11].. Debido a esto, surge la necesidad de implementar un dispositivo electrónico de adquisición de datos a bajo costo que solucione este tipo de problemática, es decir, ofrecer un dispositivo electrónico que brinde todo tipo de características de software y hardware, el cual garantice su funcionabilidad, durabilidad y lo más importante, ofrecer un sin número de aplicaciones tecnológicas y de esta forma contribuir con la investigación y el desarrollo tecnológico. [12]. En consecuencia se desarrolló un sistema electrónico multipropósito económicamente asequible y de fácil integración, el valor agregado de este proyecto se enfoca en la versatilidad que esta tarjeta puede ofrecer al usuario gracias a su amplia gama de funciones, además de esto el dispositivo de adquisición cuenta con un rango de bits seleccionables, lo cual indica que es capaz de cambiar su rango de resolución haciéndola capaz de detectar variaciones menores de señales eléctricas dependiendo de la aplicación demandada por el usuario, también cuenta con un ambiente gráfico de programación el cual hace que la interacción humano máquina (HMI) sea mucha más intuitiva y fácil de programar, es importante resaltar que la comunicación de este DAQ es inalámbrica permitiendo la.
(5) comunicación entre dispositivos sin necesidad de cables físicos haciendo que su instalación sea más versátil y sencilla. [13-14], sumado a esto, el sistema contará con un suministro de energía independiente que proporcionará autonomía eléctrica a dicha tarjeta.. Las aplicaciones más recientes respecto a los dispositivos de adquisición de datos muestran que estos sistemas demandan una optimización continua sobre los métodos de procesamiento [15], debido a esto en el mercado se encuentran DAQS cada vez más robustos con numerosos puertos de E/S, altas frecuencias de muestreo y mayores bits de resolución. Para lograr esto, el proyecto se basa en una tarjeta de desarrollo PSoC 5LP la cual cuenta con un hardware reprogramable, gracias a esto el usuario podrá elegir por medio de software un rango de resolución seleccionable entre 16, 18 y 20 bits en todas sus funciones tales como ADC, DAC y contador. Para la función de variación por ancho de pulso (PWM) el sistema de adquisición de datos cuenta con salidas de 10 bits fijos, puertos de entrada y salida digitales y ganancias programables (PGA) por 1, 2, 4 y 8. Tanto el firmware y el entorno de programación se desarrolló en el software LabVIEW de National Instruments.. El documento se estructura de la siguiente manera: inicialmente se caracterizan los sistemas de adquisición en general y las aplicaciones de estos para establecer las funciones más relevantes de estos dispositivos en la fase de desarrollo, después se acuerda el firmware del dispositivo de adquisición, posteriormente se exhibe el prototipo resultante y al finalizar se determinan los resultados y las conclusiones.. 2. Desarrollo del tema Es necesario analizar las diferentes tarjetas de adquisición de datos (DAQ) en cuanto a su rendimiento de hardware y su relación de costo/beneficio, de esta forma se realiza una.
(6) comparación exhaustiva entre 2 dispositivos de National Instruments y 4 de Measurement Computing, véase la Tabla 1.. Tabla comparativa de las diferentes tarjetas de adquisición existentes en el mercado USB. USB. BTH-1208LS. USB-1208FS-. USB-TEMP. 6008. 6009. SERIES. PLUS/LS/1408. AND TC. FS-PLUS. SERIES. E-TC. SERIES Marca. NI. Puertos AI. NI. Measurement. Measurement. Measurement Measurement. Computing. Computing. Computing. Computing. 8. 8. 8. 8. 8. 8. 12 bits. 14 bits. 12 bits. 12-14 bits. 24 bits. 24 bits. de 10kS/s. 48 kS/s. 47kS/s. 50kS/s. 16 S/s. 32 S/s. NO. NO. NO. NO. NO. NO. Puertos AO. 2. 2. 2. 2. NO. NO. Puertos DI. 6. 6. 4. 8. 4. 4. Puertos DO. 6. 6. 4. 8. 4. 4. NO. NO. NO. NO. NO. NO. Counters. 1. 1. 1. 1. 1. NO. Connect. USB. USB. USB,. USB. USB. USB. $129. $375. $505. Bits. de. resolución Tasa muestreo PGA. Puertos PWM. Bluetooth Costo USD. $360. $533. $189. Tabla 1. Especificaciones técnicas de los diferentes DAQ. Fuente: [16-17].
(7) Una vez analizada la tabla de comparaciones, uno de los aspectos más importantes que se pueden apreciar es la ausencia de los módulos PWM y los módulos PGA, siendo estos un punto fundamental en el diseño e implementación del dispositivo a desarrollar. Por otro lado, se puede evidenciar que los costos oscilan entre los USD $129-533, teniendo en cuenta que estos dispositivos pertenecen a los más bajos del mercado respecto a su costo. Durante el desarrollo del documento se podrá mostrar las ventajas que posee el proyecto en comparación a los sistemas de adquisición asequibles.. En la figura 1 se muestra la descripción del desarrollo del proyecto implementando un diagrama de bloques, el cual por medio de la división de procesos permite una eficaz solución del propósito a realizar.. Figura 1. Diagrama de bloques del proyecto. Fuente: Elaboración propia. Para el desarrollo del proyecto se Implementará un microcontrolador, el cual estará encargado de la recepción y envió de los datos de los puertos análogos, digitales, contadores, PWM, entre otros. A su vez, el control del dispositivo estará diseñado en un ambiente gráfico por medio de una comunicación inalámbrica Bluetooth que enviará los datos de control y recepción a la tarjeta de adquisición de datos. Por lo tanto, se analizará de forma.
(8) detallada el funcionamiento y desarrollo de cada uno de los módulos propuestos anteriormente.. 2.1. Módulo conversor Análogo-Digital (ADC) Es uno de los módulos más importantes de la tarjeta de adquisición de datos, debido a que proporciona una señal digital a partir de una señal análoga de entrada y de esta forma manipular dicha señal de una forma rápida y eficaz. Para el desarrollo del módulo conversor análogo-digital o simplemente ADC, se empleará primero que todo un multiplexor análogo, el cual estará encargado de la selección del canal previamente por el usuario, en total el modulo posee 8 entradas análogas. La segunda etapa del ADC, es un amplificador programable de ganancia (PGA), ajustado a unas ganancias programables de 1, 2, 4 y 8 igualmente seleccionadas por el usuario. Finalmente, la tercera etapa es el bloque ADC Delta Sigma con una selección ajustable de 16, 18 y 20 bits de resolución, es decir que se tiene una ventana de muestreo de 65535, 262143 y 1048575 respectivamente, lo que proporciona una amplia eficacia a la hora de trabajar en un proyecto de alto nivel, esto es gracias a la reconfiguración automática de Hardware que se ha venido trabajando en el proyecto tanto para el bloque del PGA y del ADC Delta sigma. En la figura 2 se muestra el diseño esquemático del ADC, con sus respectivos bloques mencionados anteriormente.. Figura 2. Diseño esquemático del ADC. Fuente: Elaboración propia (PSoC Creator)..
(9) Uno los aspectos más relevantes del conversor análogo digital es la velocidad de muestreo lo cual indica cuántas muestras de la señal a digitalizar se pueden tomar en el trascurso de un segundo, esto se conoce como frecuencia de muestreo. El módulo ADC cuenta con la propiedad de reconfigurar el Hardware y de este modo cambiar la resolución cuando el usuario lo indique. En las figuras 3, 4 y 5 se muestran las configuraciones del conversor análogo digital (con la máxima señal de reloj permitida en el módulo), evidenciando las frecuencias de muestreo para cada resolución. (16 bits – 48 kS/s, 18 bits – 3 kS/s, 20 bits – 187 S/s). Figura 3. Configuración 1 módulo ADC (16 bits – 48 kS/s). Fuente: Elaboración propia (PSoC Creator).. Figura 4. Configuración 2 módulo ADC (18 bits – 3 kS/s). Fuente: Elaboración propia (PSoC Creator)..
(10) Figura 5. Configuración 3 módulo ADC (20 bits – 187 S/s). Fuente: Elaboración propia (PSoC Creator).. 2.1 Módulo conversor Digital-Análogo (DAC) Igual que el módulo ADC, el DAC, es una función a resaltar de la tarjeta de adquisición de datos, esta proporciona una señal análoga de salida a partir de una señal digital y de esta forma obtener una ventana variable de 0-4V. Para el desarrollo del módulo conversor DigitalAnálogo (DAC), se implementará una primera etapa conformada por 4 conversores DigitalAnálogo de corriente (IDAC), es decir 2 IDAC para cada canal análogo de salida que en total son 2 canales, debido a que el conversor es de corriente y como se mencionó anteriormente la salida tiene una ventana variable de 0-4V, se habilitaron dos salidas análogas adicionales por medio de 2 resistencias. Los IDAC proporcionan una salida de 510 uA por lo cual se tendrá un voltaje máximo sobre la resistencia de 1.02 V para cada canal. La tercera etapa es la encargada de amplificar dicha salida por medio de una PGA como se muestra en la figura 6, con una ganancia fija de 4 y así obtener los 4 V del dispositivo. Cabe denotar que este módulo DAC de igual forma posee una selección ajustable de 16, 18 y 20 bits de resolución, es decir una ventana de muestreo de 65535, 262143 y 1048575 respectivamente, las cuales serán ingresadas por el usuario previamente, lo que proporciona una amplia eficacia a la.
(11) hora de trabajar en un proyecto de alto nivel, debido a que entre mayor resolución del DAC se proveerá una salida mucho más exacta y estable, esto es gracias a la reconfiguración automática de Hardware que se ha venido trabajando en el proyecto tanto para el bloque del PGA y del DAC.. Figura 6. Diseño esquemático del DAC. Fuente: Elaboración propia (PSoC Creator).. 2.2. Puertos digitales de entrada y salida (DIO) Las entradas y salidas digitales son muy importantes para el sensado, activación o desactivación de algún proceso llevado a cabo por el dispositivo de adquisición de datos, tales como la activación de una bomba de drenado de agua, la activación de una válvula, entre otras. Por lo que es necesario, diseñar 8 puertos de entrada y 8 de salida, atribuyéndole un gran acoplamiento con múltiples canales que ofrecen una mayor conexión de dispositivos para su respectivo control.. 2.3. Modulo PWM (Pulse Width Modulation) El Modulo PWM es una parte fundamental de la tarjeta de adquisición de datos, ya que permite controlar varios dispositivos por medio de la modulación por ancho de pulsos, tales.
(12) como la variación de la velocidad de un motor simple hasta la variación de un motor de una turbina de tipo industrial. Por lo que es necesario, diseñar 2 puertos de salida PWM a una frecuencia de 1 kHz. Este modulo posee una resolución de 10 bits con una ventana de muestreo de 1023 ampliando de esta forma el periodo de ciclo útil del PWM, cabe denotar que las actuales tarjetas de adquisición de datos asequibles en el mercado no poseen un módulo PWM, lo que la hace una tarjeta competitiva respecto a las comerciales por su funcionabilidad y eficacia. En la figura 7 se muestra el diseño del esquemático con sus respectivos bloques mencionados anteriormente.. Figura 7. Diseño esquemático del PWM. Fuente: Elaboración propia (PSoC Creator).. 2.4. Contadores (Counters) El módulo contador ofrece un control óptimo sobre el conteo de una señal análoga de entrada de cualquier dispositivo electrónico, tal como la regulación del movimiento de un robot mediante el número de pulsos contados por un encoder, entre muchas más aplicaciones. Por lo que es necesario diseñar e implementar 2 módulos contadores como se evidencian en la figura 8, a una frecuencia de 1 kHz los cuales tendrán una resolución.
(13) seleccionable de 16, 18 y 20 bits con una ventana de muestreo de 65535, 262143 y 1048575 respectivamente.. Figura 8. Diseño esquemático del contador. Fuente: Elaboración propia (PSoC Creator).. 2.5. Comunicación inalámbrica (Bluetooth) Una de las fases más importantes del diseño e implementación del dispositivo, es el desarrollo de la comunicación inalámbrica Bluetooth, ver figura 9, debido a que permite ahorrar las conexiones físicas o cableadas entre varios dispositivos, en este caso el ordenador y el sistema. Por lo que es necesario implementar un módulo Bluetooth HC-05 como esclavo, de tal forma que el ordenador sea el dispositivo maestro el cual se encargará del envió y de la recepción de los datos obtenidos en la tarjeta de adquisición.. Figura 9. Modulo Bluetooth HC-05. Fuente: [18]. 2.6. Drivers (LabVIEW) Los drivers o controladores son códigos especiales que permitirán comunicar el dispositivo de adquisición de datos con el ordenador. Para esto, se desarrollaron diversos tipos de.
(14) controladores dependiendo de la función seleccionada por el usuario, sea ADC, DAC, contador, PWM, DIO o simplemente la apertura y configuración del puerto COM, será necesario configurar un driver en específico dentro del entorno de programación LabVIEW. En la figura 10 se presenta un driver desarrollado en LabVIEW correspondiente a la función ADC, en este se realiza una configuración rápida del puerto COM y se envía el protocolo de comunicación requerido para enviar los datos obtenidos del ADC al ordenador.. Figura 10. Driver ADC. Fuente: Elaboración propia (LabVIEW).. 2.7. Firmware ES el conjunto de instrucciones que funciona como el nexo entre las órdenes que llegan al dispositivo desde el exterior y sus diversas funciones electrónicas, es decir que el firmware es el software que controla todas las decisiones del sistema de adquisición de datos. Para este proyecto, el programa desarrollado en el entorno integrado PSoC Creator se encargará de enviar las instrucciones al dispositivo el cual delega la activación o desactivación de los procesos correspondientes. En la figura 11 se presenta el diagrama de flujo que representa el proceso o el algoritmo del sistema en general..
(15) Figura 11. Diagrama de flujo del Firmware. Fuente: Elaboración propia..
(16) 2.8. Módulo de suministro de energía (Batería) Una característica importante del dispositivo electrónico es su módulo de suministro de energía, donde le proporcionará una autonomía potente con un largo tiempo de funcionamiento y de esta forma evitar fuentes eléctricas externas para su alimentación, cabe recordar que en el mercado no existe ninguna tarjeta de adquisición de datos asequible que cuente con un sistema de suministro de energía recargable, haciendo el dispositivo versátil y eficaz. Por lo que es necesario implementar un módulo Power Bank de 2600mAh, el cual cuenta con una excelente capacidad y con un sistema de carga rápida, es ultra liviano y delgado lo que lo hace perfecto para el diseño compacto de la tarjeta.. 2.9. Circuito impreso (PCB) El circuito impreso (PCB), es aquella tarjeta o placa utilizada para realizar la instalación de los diferentes elementos que posee el circuito y sus respectivos periféricos, por lo tanto, para obtener un dispositivo que ofrezca velocidad, eficiencia y calidad en el manejo de datos, es necesario construir una placa con altos estándares de fabricación, garantizando el buen funcionamiento del sistema. Por lo que es necesario realizar el diseño del circuito electrónico en un programa especializado, luego se procede con la impresión de la tarjeta electrónica asegurando alto niveles de calidad en la fabricación de la misma, es decir, obtener una PCB profesional, con cubrimiento antisolder que previene todo tipo de puentes de soldadura entre las vías de cobre y así protegerla durante el ensamblaje de las piezas electrónicas..
(17) 2.10. Carcasa del dispositivo electrónico La carcasa es el accesorio que protege a la tarjeta de adquisición de datos, además le aporta un diseño versátil y compacto, ver figura 12.. Figura 12. Carcasa de la tarjeta de adquisición de datos. Fuente: Elaboración propia (SketchUP).. 3. Resultados 3.1 Tarjeta de adquisición de datos (DAQ) Se logra obtener una tarjeta de adquisición de datos alcanzando todas las expectativas esperadas con respecto a los sistemas de adquisición analizados anteriormente, véase la Tabla 1. Es decir, una tarjeta multifuncional a un precio más asequible resaltado que se debe contar con la licencia del software Labview, estas características se deben a su Hardware reprogramable con 16, 18 y 20 bits de resolución, modulo PWM, modulo PGA, comunicación Bluetooth, tasa de muestreo de 48kS/s, entre otras, ofreciendo sin duda una ventaja sobre algunos dispositivos de adquisición de datos, véase la Tabla 2..
(18) Tabla de especificaciones técnicas de la tarjeta de adquisición de datos DAQ Puertos AI. 8. Bits de resolución. 16, 18 y 20 bits (Hardware reprogramable). Tasa de muestreo. 48 kS/s. PGA. Amplificador de ganancia programable seleccionable de 1, 2, 4 y 8. Puertos AO. 2 (16, 18 y 20 bits). Puertos DI. 8. Puertos DO. 8. Puertos PWM. 2 (10 bits). Counters. 2 (16, 18 y 20 bits). Connect. USB, Bluetooth. Costo USD. $100. Tabla 2. Especificaciones técnicas de nuestro dispositivo DAQ. Fuente: Elaboración propia.. 3.2 Medición del tiempo de trasmisión de datos El tiempo de transmisión de datos es una parte fundamental en la rapidez del procesamiento por parte del DAQ, dándole mayor eficacia en las tareas que se estén ejecutando, por lo tanto, se realiza la medición por medio de la habilitación y deshabilitación de un puerto DO (Digital Output), la cual es conectada a una entrada de un osciloscopio RIGOL, véase en la Figura 13..
(19) Figura 13. Señal de salida (DS) de la tarjeta de adquisición (Comunicación Serial). Fuente: Elaboración propia (Rigol).. Una vez analizada la señal, se puede apreciar que el tiempo comprendido entre el flanco de subida y el flanco de bajada abarca 100ms, por lo tanto, este es el tiempo que tarda el dispositivo en procesar el dato de salida, cabe recordar que fue generada por puerto serial.. Una vez realizada la primera prueba, se procede a calcular el tiempo de retardo de conexión de la comunicación bluetooth con LabVIEW, es decir se realizó la prueba en una primera parte por comunicación serial y luego por Bluetooth, véase la Figura 14.. Figura 14. Señal de salida (DS) de la tarjeta de adquisición (Comunicación Serial – Bluetooth). Fuente: Elaboración propia (Rigol)..
(20) Una vez realizada la prueba y analizando la gráfica generada en el osciloscopio, se puede apreciar que se mantiene los dos pulsos de 100ms generados por puerto serial, después el tiempo que tarda el otro pulso generado pertenece al retardo de conexión del bluetooth, este es relativamente alto debido a la conexión y desconexión del mismo cada vez que se requiera de un nuevo proceso en la interfaz gráfica, por otro lado se trató de minimizar lo más posible, pero este retardo pertenece al proceso del comunicación del programa LabVIEW. Dicho retardo es de 2.4 segundos aproximadamente debido al anclaje del bluetooth, véase la Figura 14.. Finalmente, se analiza el tiempo de transmisión de datos en comunicación bluetooth, se puede apreciar que el tiempo comprendido entre el flanco de subida y el flanco de bajada abarca aproximadamente 600ms, por lo tanto, es el tiempo que tarda el dispositivo de procesar el dato de salida por medio de bluetooth, véase la Figura 15. Es decir, significa un retardo adicional de 500ms respecto a la comunicación serial de 100ms, teniendo en cuenta que la comunicación inalámbrica posee este tipo de aspectos, este tiempo no genera ningún tipo de inconveniente en el funcionamiento de la tarjeta de adquisición de datos.. Figura 15. Señal de salida (DS) de la tarjeta de adquisición (Comunicación Serial – Bluetooth). Fuente: Elaboración propia (Rigol)..
(21) 3.3 Aplicación del dispositivo Para comprobar el funcionamiento del sistema de adquisición de datos se realiza un programa de prueba el cual consiste en controlar el proceso de nivel y velocidad de flujo de la máquina AMATROL T5552, en este programa de prueba se involucran una integración completa del dispositivo de adquisición de datos que comprende las funciones ADC, DAC, lectura de puertos de entrada y salida digital, además de una interfaz gráfica que proporciona un control total de la máquina por medio de los controladores diseñados en el software de LabVIEW.. Se obtiene la funcionalidad y el control de la máquina AMATROL T5552 conectando la salida del sensor ultrasónico el cual proporciona información acerca del nivel del líquido de un tanque directamente a una entrada análoga del sistema de adquisición de datos, previamente se realizó una conversión de corriente a voltaje por medio de una resistencia eléctrica ya que el sensor ultrasónico entrega una señal de 4 a 20 mA. Respecto a la velocidad de flujo, se realiza el control del mismo por medio de una válvula a la cual se le varia la presión de aire que es suministrada, para realizar este control, se conectó directamente a la planta de la máquina una salida análoga o de corriente (DAC) del dispositivo de adquisición, recordando que la válvula de presión admite valores de corriente de 4 a 20 mA. Por último, se conectan las válvulas de encendido y drenaje del tanque a dos salidas digitales de la tarjeta de adquisición de datos. Se observa en la figura 16 el panel de control de la máquina AMATROL T5552 donde 1 es el puerto de conexión para el control de la válvula de presión. 2 es la salida análoga del sensor ultrasónico de nivel, 3 se refiere a las válvulas de drenado del tanque y 4 es el puerto de activación de la bomba principal..
(22) Figura 16. Panel de control de la máquina AMATROL T5552. Fuente: [19]. En cuanto a la interfaz gráfica y los controladores, se diseña un sencillo sistema de SCADA en LabVIEW el cual permite controlar y supervisar el proceso de nivel y flujo de la máquina AMATROL. Ver figura 17.. Figura 17. Diseño de la interfaz gráfica en LabVIEW para el control y supervisión del nivel y flujo de la máquina AMATROL T5552. Fuente: Elaboración propia (LabVIEW).. Respecto al programa del sistema SCADA se utiliza diferentes tipos de drivers los cuales permiten una comunicación óptima entre la máquina y el sistema de adquisición de datos, para esto se hizo uso de las funciones y los sub VI de entradas análogas (ADC), salidas análogas (DAC), entradas y salidas digitales y por último configuración del puerto COM, ver figura 18. Haciendo uso de estos controladores y con un nivel básico de desarrollo se realiza.
(23) un programa en un ambiente gráfico que permite el control y la supervisión de nivel y flujo de la máquina AMATROL.. Figura 18. Programa para el control y supervisión del nivel y flujo de la máquina AMATROL T5552. Fuente: Elaboración propia (LabVIEW).. Esta prueba entrega como resultado una comunicación óptima entre la máquina y el sistema de adquisición de datos, en cada etapa experimental el dispositivo se comporta acorde a lo esperado, entregando lecturas correctas y enviando datos en los momentos adecuados de cada proceso.. En la Figura 19 se observa el sistema de adquisición de datos con el cual se realizaron las pruebas anteriormente explicadas, esta figura muestra el dispositivo totalmente ensamblado con su respectivo chasis y el hardware que proporciona todas las funciones expuestas (PCB, Módulo de carga, Comunicación serial, Bluetooth, periféricos, entre otros). El chasis del sistema evita cualquier evento externo que pusiera en peligro la funcionabilidad del mismo durante la prueba, a su vez brindó un diseño práctico y sencillo de manejar..
(24) Figura 19. Tarjeta de adquisición de datos en su etapa final de fabricación del dispositivo electrónico. Fuente: Elaboración propia (SketchUP).. 4. Conclusiones ➢ En el diseño del dispositivo de adquisición de datos se ofrece diversas características de software y hardware las cuales garantizan su funcionabilidad y brindan un sin número de aplicaciones tecnológicas. Cabe resaltar que las tarjetas asequibles en el mercado no poseen ningún tipo de conexión inalámbrica, no poseen PWM, no poseen PGA y lo más importante no posee un amplio rango de resolución seleccionable. En su defecto estos sistemas de adquisición comerciales conservan un número de bits estándar, por lo tanto, el dispositivo diseñado tiene una gran ventaja respecto a la competencia de estas tarjetas comerciales. ➢ En el aspecto del costo, se construye un dispositivo electrónico a un precio mucho más asequible (siempre y cuando se cuente con la licencia del software LabVIEW) comparado con los actuales dispositivos comerciales, los cuales presentan un precio demasiado elevado en su relación costo beneficio, por lo tanto se puede afirmar que el dispositivo diseñado no solo es eficaz en su funcionamiento sino también es un gran.
(25) proyecto de bajo costo que seguramente beneficiará de manera significativa a la comunidad universitaria y al público en general contribuyendo con la investigación y el desarrollo de la tecnología. ➢ La plataforma de comunicación inalámbrica se diseña e implementa por Bluetooth, lo que hace que el sistema de adquisición sea mucho más versátil en la conexión del mismo con el ordenador, de esta forma se ofrece un dispositivo con una alta eficacia de envío y recepción de datos el cual cuenta con un alcance máximo de 6 metros para su optimo desempeño. ➢ Se adapta un sistema de suministro de energía con un módulo de carga autónoma, el cual estará siempre activo para evitar cualquier tipo de interrupción en la comunicación entre el sistema y el ordenador, de esta forma se garantiza el buen funcionamiento del mismo. ➢ Gracias al sistema autónomo de suministro de energía y la comunicación inalámbrica, la tarjeta de adquisición posee un aislamiento entre tierras de los dispositivos, el cual garantiza la integridad del puerto serial, por lo tanto, el ordenador no se verá afectado ante un eventual corto circuito presentado en los periféricos del sistema.. Agradecimientos Los autores agradecen a la facultad tecnológica de la Universidad Distrital Francisco José de caldas por el apoyo recibido durante el desarrollo del proyecto a lo largo del semestre, en la utilización de diferentes máquinas de control para las pruebas de envió y recepción de datos del dispositivo durante las pruebas del mismo..
(26) Referencias [1]. P. Chauhan, ―Channel Data Acquisition Using DDR, ‖ no. 3, pp. 265–270, 2017.. [2]. C. Wei, Y. Lee, K. Cao, and W. Lee, ―Implementation of a Data Acquisition System for Heterogeneous Machines,‖ no. 43, pp. 1–4, 2017.. [3]. R. Herrero, A. Carpeno, S. Esquembri, M. Ruiz, and E. Barrera, ―FPGA-based solutions for Analog Data Acquisition and Processing Integrated in areaDetector using FlexRIO technology,‖ IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 65, no. 2, pp. 781–787, 2017.. [4]. Y. Guozhen, W. Yu, and A. Structure, ―Design and Implementation of Electric Power Data Acquisition Card,‖ pp. 3–6, 2010.. [5]. A. J. Pudke and S. N. Bhagat, ―Alert System with Data Acquisition,‖ no. August 2016, pp. 1166–1170, 2017.. [6]. Z. Liu, L. Jiao, Y. Shi, and L. Li, ―C # — The System of Data Acquisition and Control,‖ pp. 28–32, 2017.. [7]. P. Shi, B. Li, J. Huo, and Y. Jin, ―A Multi-source Data Acquisition System for HighThroughput Materials Corrosion Experiment,‖ 2016 Int. Conf. Identification, Inf. Knowl. Internet Things, pp. 194–198, 2016.. [8]. National Instruments, ―Pagar- National Instruments,‖ 2017. [Online]. Available: http://sine.ni.com/apps/utf8/nios.store. [Accessed: 18-Feb-2018].. [9]. Ebay, ―National Instruments USB-6009 Data Acquisition Card, NI DAQ, Multifunction | eBay,‖ 2017. [Online]. Available: https://www.ebay.com/itm/National-Instruments-USB6009-Data-Acquisition-Card-NI-DAQMultifunction/301403992499?epid=1460255463&hash=item462d13f1b3:g:TV0AAOSwj 0NUbsuL. [Accessed: 18-Feb-2018].. [10]. Ebay, ―1PCS Used National Instruments NI USB 6008 | eBay,‖ 2017. [Online]. Available: https://www.ebay.com/itm/1PCS-Used-National-Instruments-NI-USB6008/252401248590?hash=item3ac449694e:g:088AAOSwdG9XRKPj. [Accessed: 18Feb-2018].. [11]. D. Kurniawan et al., ―Data Acquisition and Signal Processing on FMCW Navigation Radar System,‖ pp. 47–52, 2017.. [12]. R. Yordanov, R. Miletiev, P. Kapanakov, and E. Iontchev, ―Design of a Portable System for Sensor Data Acquisition and Transmission,‖ no. Figure 2, pp. 5–7, 2017.. [13]. W. Liu, N. Fu, Y. Yu, L. Wang, Z. Yang, and Q. Liyan, ―Development of high-speed data acquisition card based on PXI Express Bus,‖ AUTOTESTCON (Proceedings), pp. 57–63, 2014.. [14]. J. G. Velasquez-Aguilar, F. Aquino-Roblero, M. Limon-Mendoza, L. CisnerosVillalobos, and A. Zamudio-Lara, ―Multi-channel Data Acquisition and Wireless.
(27) Communication FPGA-Based System, to Real-Time Remote Monitoring,‖ 2017 Int. Conf. Mechatronics, Electron. Automot. Eng., pp. 181–186, 2017. [15]. S. Nimara, M. Nandra, and R. Bogdan, ―Low-Power Wireless Data Acquisition System,‖ pp. 0–3, 2017.. [16] National Instruments, ―Pagar- National Instruments,‖ 2017. [Online]. Available: http://sine.ni.com/apps/utf8/nios.store. [Accessed: 18-Feb-2018]. [17] Measurement Computing, “Low Cost DAQ Devices,” 2017, 2018. [Online]. Available: https://www.mccdaq.com/data-acquisition/low-cost-daq. [Accessed: 13-Aug-2018]. [18] ELECTRONILAB, “Módulo Bluetooth HC-05 Serial Rs232 - Electronilab,” 2017. [Online]. Available: https://electronilab.co/tienda/modulo-bluetooth-hc-05-serial-rs232/. [Accessed: 22-Jul-2018]. [19] S. R. Guide, “Learning Topics: Level/Flow Process Control Learning System.”.
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dente: algunas decían que doña Leonor, "con muy grand rescelo e miedo que avía del rey don Pedro que nueva- mente regnaba, e de la reyna doña María, su madre del dicho rey,
Abstract: This paper reviews the dialogue and controversies between the paratexts of a corpus of collections of short novels –and romances– publi- shed from 1624 to 1637:
Entre nosotros anda un escritor de cosas de filología, paisano de Costa, que no deja de tener ingenio y garbo; pero cuyas obras tienen de todo menos de ciencia, y aun
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