Grupo SOLARE, Proyecto Estación de Medición de Temperatura

Transcripción

1 Maikol Linares Rubiano, Rafael Rincón, Juan Diego Mesa ,262003, I. INTRODUCCION En el presente proyecto de investigación nuestro grupo Solare, está tomando una serie de datos que posibilita conocer la temperatura promedio existente en un lugar determinado. La toma de estos datos se realiza por medio de una conexión electrónica que nos permite visualizar estos datos y trabajar con ellos, el mecanismo usado para este proceso es el uso de la tarjeta electrónica ARDUINO, que con una serie de conexiones manuales que se hacen sirve para recolectar estos datos de una manera fácil y en el tiempo que deseemos. II. OBJETIVO GENERAL Diseñar e implementar un sistema de medición y captación de temperatura, que nos permitirá tener un reporte constante de la temperatura en cierto punto de la ciudad, y así aportar al estudio de los fenómenos electromagnéticos en la ionosfera de nuestro planeta. Ser parte de la red de monitoreo que se está gestando en la universidad, ayudar a su proceso de crecimiento e intentar seguir en el ámbito de la investigación que es un campo con muchas proezas para la ingeniería. III. MARCO TEORICO Arduino (Hardware): Consta de 14 entradas digitales configurables entrada i/o salidas que operan a 5 voltios. Cada pin puede proporcionar o recibir como máximo 40 ma. Los pines 3, 5, 6, 8, 10 y 11 pueden proporcionar una salida PWM (Pulse Width Modulation). Si se conecta cualquier cosa a los pines 0 y 1, eso interferirá con la comunicación USB. Por defecto miden de 0 voltios (masa) hasta 5 voltios (Wikipedia) OBJETIVOS ESPECÍFICOS Desarrollar una estación de monitoreo de temperatura permanente en las que podamos realizar análisis exhaustivos de la temperatura en una ubicación puntual. Manejar y manipular de una buena manera las herramientas de software que se usan en este proyecto, de igual forma las herramientas electrónicas que nos serán de gran utilidad para el resto de las carreras de los estudiantes que cursan esta materia. Arduino (Software): La interfaz que permite capturar los datos extraídos por el hardware está basada en un lenguaje de programación de alto nivel, para el caso del proyecto la interfaz está dada por el entorno de desarrollo Arduino S.O. con un código muy sencillo. Sensor de temperatura LM35:

2 El transistor LM35 es un sensor de temperatura, calibrado a una temperatura promedio de 1ºC y un rango de -55º a +150ºC. Diagramas de conexión lm35 IV. PROCEDIMIENTO Esta estación meteorológica que construimos nos servirá para tomar la temperatura en las coordenadas deseadas por un mes, para luego realizar los respectivos análisis de la temperatura obtenida para así aportar al estudio de la ionosfera de la tierra, siendo este el propósito del montaje de la estación; debido a que en esta capa se presentan infinidad de fenómenos electromagnéticos con los que podemos asociar la energía irradiada por el sol.es por ello que esta toma de datos sería bueno que se hiciera permanentemente, con esto el grupo tiene pensado trasladar la estación meteorológica a un colegio de la capital, para así poder propagar el conocimiento en todo el país, y realizar una investigación detallada sobre la influencia del sol en nuestro planeta. Características de rendimiento típico Primero se consiguió la tarjeta electrónica ARDUINO, después hicimos el montaje de esta tarjea y un circuito electrónico en protoboard en un computador para hacer allí el estudio y análisis de los datos obtenidos. Luego de hacer el montaje adecuamos un sensor de temperatura en una ventana para poder tener mejor precisión a la hora de

3 trabajar con los datos, y por ultimo manejamos un programa diseñado en Excel para poder visualizar estos datos mediante graficas y esquemas estadísticos para realizar el respectivo análisis. la temperatura registrada o leída por el sensor. V. AVANCES Durante el proceso de implementación con el Arduino en la interfaz grafica, se han venido tomando diversas mediciones las cuales se han ido guardando y a su vez graficando en un sencillo proceso en Excel. Todo este proceso se lleva a partir de una aplicación basada en Python en la cual se hace una lectura del puerto en el cual está conectado el Arduino y después se es enviado los datos cada segundo, debido a que al ser un puerto serial este solo permite un dato a la vez. En conjunto con otros grupos se ha decidido enviar los datos registrados por el Arduino a una página que recoge la información y la grafica, esta funciona como el servidor en donde se monitorea el funcionamiento de cada estación y la temperatura que registran. Esta página contiene un mapa con la ubicación de cada estación, y una grafica con

4 delay(500);// Tiempo de retardo para cada muestra de temperatura } Este código nos permite controlar el tiempo en que serán obtenidos los datos. CONTENIDO: QUE? POR QUE? PARA QUE? QUE? A su vez este servidor permite descargar los datos enviados por la estación y guardados en este. Estos datos se encuentran recopilados en una tabla, la cual se encuentra en un archivo Excel y se presentan de la siguiente forma: VI. PROGRAMA (código) float tempc; int temppin=0; void setup(){ Serial.begin(9600); } DOCUMENTACION void loop() { tempc = analogread (temppin); tempc = (500*tempC)/1024.0; Serial.println(tempC); El laboratorio es una estación de monitoreo de temperatura realizada en un lugar de Bogotá. POR QUE? El proyecto consiste en poner en funcionamiento una estación en cada uno de los hogares de los estudiantes para que a través de un sensor se envíe por medio de señales eléctricas a un transductor el cual convierte esos pulsos para que así sean compatibles con cualquier computador donde por medio de un software se manipularan estos datos para así poderlos graficar y realizar los respectivos análisis. Luego de tener esos datos en algún ordenador se deberán enviar a un URL donde serán visualizados por el profesor encargado. PARA QUE? Para poder culminar satisfactoriamente el curso y aprender a manipular ciertas herramientas de software y electrónica que nos serán de gran utilidad en nuestras carreras.

5 Manual de Instalación Monitor Permanente de Temperatura Juan Diego Mesa Rodríguez Maikol Linares Rubiano Rafael Eduardo Rincón Antes de empezar es necesario reconocer los componentes que vienen en la caja, en esta encontrara: 1 Placa Arduino UNO 1 Cable USB 1 Cable de tres entradas conectado al sensor de temperatura en un extremo 1 CD de instalación Requisitos del Sistema - Sistema Operativo Windows XP o Windows 7; En Windows Vista presenta problema el software Arduino. - Conexión permanente a Internet MB de disco duro disponible - Puerto USB Previo a la Instalación - Para una medición mas real de la temperatura ambiental, se debe ubicar la punta del sensor en una ventana.

6 - Recuerde que el computador se debe encontrar cerca de donde se debe ubicarla estación de Monitoreo. - La estación puede operar sin supervisión alguna, pero es preferible que de vez en cuando estar monitoreándola para verificar que no se presente ningún error. Montaje Estación de Monitoreo 1- Reconozca cada uno de los componentes que vienen en la caja. 2- Conecte el cable USB a la placa Arduino Uno 3- El cable del sensor, el cual posee tres entradas, una de color rojo, color gris, y color blanco. 4- Conecte la entrada de color rojo en la entrada A0 del Arduino. 5- Conecte la entrada Gris en la entrada GND de la placa Arduino 6- Conecte la entrada Blanca en la entrada 5V de la placa Arduino. Precaución: Antes de conectar la otra entrada del cable USB al computador, verifique las conexiones anteriores, ya que la conexión errónea de alguna de ellas puede causar un corto, que puede sobrecalentar el sensor inclusive dañarlo. Instalación 1- Ingresamos al sitio web de Arduino Software, Imagen 1 : Pagina web de Arduino Software 2- Buscamos el paquete Arduino- 0022, y descargamos el que le corresponda al sistema operativo del PC. Imagen 2 : Descarga paquete Arduino

7 3- Se extrae el paquete arduino-0022.zip en una ubicación fácil de recordar en el equipo. Imagen 3 : Contenido del paquete Arduino-0022 después de la descompresión. 4- Se conecta la estación de monitoreo al computador por medio del cable USB, allí se abrirá el asistente de Nuevo Hardware encontrado. 5- Se selecciona la segunda opción del asistente. Instalar desde una lista o ubicación especifica. Y se da siguiente. 6- Luego, se selecciona la primera opción Buscar el controlador más adecuado en estas ubicaciones y ahí se selecciona la casilla Incluir esta ubicación en la búsqueda. Allí se pone la dirección de acceso en donde se encuentra la carpeta arduino Inicia la instalación del hardware, y se da continuar. 8- La instalación de la placa Arduino ha este punto ya debe ser exitosa, por lo tanto se ingresa a administrador de dispositivos y se verifica que el equipo reconozca la placa, y además el puerto el cual se encuentra conectado COMXX. 9- Se debe instalar el complemento Java, para ello se puede ingresar a la siguiente página:

8 Imagen 4: Pagina de descarga del complemento JAVA 10- En el paquete que se descomprimió (arduino-0022) se ejecuta la aplicación arduino Imagen 5 : Aplicación que se debe ejecutar. 11- Al ejecutar, se abre una ventana como la que se muestra en la siguiente imagen Imagen 6: Interfaz Arduino.

9 12- Se procede a ingresar a la opción Tools, luego Serial Port y se selecciona el cuerpo COMXX en donde se encuentra la placa. 13- En el área de trabajo se debe ingresar el siguiente código: float tempc; int temppin=0; void setup(){ Serial.begin(9600); } void loop() { tempc = analogread (temppin); tempc = (500*tempC)/1024.0; Serial.println(tempC); delay(500);// Teimpo de retardo para cada muestra de temperatura } 14- Luego se hace clic en el icono de verify (número 1 en la imagen) y cuando en la parte negra de abajo salga un mensaje que diga Done Compiling, se procede a hacer clic en el segundo botón; 2 en la imagen. (Upload) Al finalizar este proceso en la parte inferior debe salir un mensaje que diga Done Upload. Imagen 7: Ventana Interfaz Arduino.

10 15- Se procede a hacer clic en el botón Serial Monitor (Ver imagen) y allí se abre una nueva ventana y empieza la aparición de los datos leídos de la placa. Si los valores que aparecen son muy elevados y oscilan entre 100 y 300, significa que hay un error en el montaje y se está presentando un corto. Si sucede esto desconecte del computador la placa y revise las conexiones descritas en montaje de la estación. Imagen 8: Botón Serial Monitor Imagen 9: Visualización de datos emitidos por la placa. 16- Se procede a la instalación de la aplicación de la estación de Monitoreo, se ingresa a la página Y se procede a descargar el archivo instalador.exe. Al terminar la descarga se procede a ejecutarla y realizar la instalación.

11 Imagen 10: Pagina de descarga de la aplicación. 17- Al terminar la instalación, los archivos quedan guardados en C:\estacionDeMonitoreo Imagen 11: Carpeta de la Estación de Monitoreo 18- Ahora se procede al registro de la estación en la página Allí selecciona su sistema operativo, el puerto en donde se encuentra conectada la estación de monitoreo, se selecciona la ubicación en el mapa en donde va a estar ubicada la estación, y posteriormente ingresa su correo institucional de la unal para que se envíe un correo de confirmación de registro. Al ya haber realizado todo esto, se hace clic en registrar estación.

12 Imagen 12: Pagina de registro de la estación. 19- Se procede a revisar el correo institucional el cual usted uso en el registro de la estación, allí se valida el registro haciendo clic en el link que aparece y el párrafo que inicia con =======INICIO conf.ini ======== y termina con ========FINAL conf.ini==========, se selecciona todas las líneas que se encuentran dentro de esto y se copia. Posterior a esto se abre el bloc de notas en donde se pega las líneas copiadas y se guarda con el nombre conf.ini y en la ubicación C:\estacionDeMonitoreo. Imagen 13: Correo de confirmación de registro de la estación. 20- La estación ya se encuentra instalada en su computador, y lista para transmitir los datos.

13 Configuración Programador de Tareas Aquí se encuentra una pequeña tutorial para que la estación de monitoreo empiece a transmitir datos al servidos y así estos ser almacenados. Este procedimiento se tiene que realizar debido a que al crearse la tarea, y al ejecutarse en un computador portátil, Windows 7 pone ciertas limitantes que causan que la tarea no se ejecute. Aparte de que debido a bloqueos de seguridad que tiene el sistema operativo se debe programar, para que la tarea se corra con los mas altos privilegios y así evitar cualquier inconveniente. Antes de realizar lo siguiente, se debe encontrar la estación registrada, y la aplicación ya instalada en su computador. NOTA: Los primeros 8 pasos solo se tienen que realizar la primera vez que se vaya a ejecutar el programa después de la instalación. 1. Ingrese al programador de tareas, siguiendo la ruta INICIO > ACCESORIOS > HERRAMIENTAS DEL SISTEMA > Programador de tareas 2. Se ingresa a la carpeta que se titula BIBLIOTECA DEL PROGRAMADOR, la cual se encuentra en el panel de la izquierda del programador.

14 3. En el panel que se encuentra en el centro en la parte superior del programador, se pueden visualizar todas las tareas programados del sistema. Allí se procede a buscar la tarea ESTACION DE MONITOREO. 4. Se selecciona la tarea ESTACION DE MONITOREO, en el panel de la derecha titulado como ACCIONES se procede a buscar la opción que dice propiedades

15 5. Al realizar clic ahí se despliega una ventana de la siguiente forma: En la pestaña de GENERAL, debe estar seleccionada la opción de Ejecutar con los privilegios más altos, en la casilla AL EJECUTAR LA TAREA, USAR ESTA CUENTA DE USUARIO se debe encontrar la cuenta de usuario en la cual siempre se trabaje, o en la cual se va a correr el programa. 6. Se procede a pasar a la pestaña de acciones

16 Se selecciona la acción que aparece ahí, y después se da clic en editar, al hacer clic se abre una ventana de la siguiente forma: Y allí se debe llenar la casilla de Iniciar en (opcional) con: c:\estaciondemonitoreo\ Al realizar esto se da Aceptar 7. Después pasamos a la pestaña que se titula como Condiciones

17 Allí se deben deseleccionar las casillas de Iniciar la tarea solo si el equipo está conectado a la corriente, En esta ventana no se deben encontrar ninguna casilla seleccionada. 8. Ya con esto se da Aceptar para que se guarden todas las modificaciones. 9. Después de esto se ingresa a la carpeta de la Estación de monitoreo la cual se encuentra en la siguiente ruta de acceso: C:\estacionDeMonitoreo. Y se procede a ejecutar el archivo estación. 10. Y con esto nuestra estación queda trasmitiendo los datos al servidor. Cada vez que se quiera poner la estación de monitoreo de temperatura a transmitir se tiene que realizar el procedimiento del punto 9. Soporte Cualquier duda o inquietud escribir un correo a jdmesar@unal.edu.co