Interfaz para Autosal Guildline 8400B Versión 1.01

Transcripción

1 Interfaz para Autosal Guildline 8400B Versión 1.01 Manual Técnico Alvaro Cubiella 1,2 y Matías Kruk 2,3 Gabinete Oceanografía Física Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo Pesquero Proyecto South Atlantic Climate Change Inter-American Institute for Climate Change 1 Contrato IAI hasta diciembre Instituto Nacional de Investigación y Desarrollo Pesquero 3 Independiente desde Abril 2010

2 Contenido 1. Introducción pag Software 2.1. Objetivo pag Plataforma de desarrollo pag Dependencias de desarrollo externas pag Arquitectura pag Diagrama de Estados pag Módulos pag Codigos Fuentes pag Hardware pag Operación de la salida BCD pag Teoría de operación pag Fuente de alimentación pag Modulo optoacoplador pag Procesamiento de código BCD a código ASCII pag Conversor RS-232 pag Test de la salida serie pag. 11 Esquemáticos 1ª, 1b y 1c pag. 12 a 14 2

3 1. Introducción La interfaz para Autosal Guildline realiza la toma de datos automática en tiempo real desde el salinómetro a una computadora durante el análisis de muestras. Los datos son colectados, procesados y guardados por el programa Autosal.exe, que a su vez permite salida de la información procesada a una planilla de cálculo Excel. Este sistema garantiza la calidad del dato observado y disminuye el tiempo de observación minimizando la intervención del técnico-operador y la generación de errores. 2. Software 2.1. Objetivo 1. El sistema toma datos a través del puerto serial (COM) de la PC. 2. Resguarda la información extra relacionada a los datos de botella como Campaña, Temperatura ambiente, profundidad en que se realizó la muestra y demás. 3. Permite exportar los datos que extraidos y procesados en formato Excel Plataforma de desarrollo Borland Delphi Dependencias de desarrollo externas Paquete freeware y opensource de comunicación para puerto serial llamado CPortLib Arquitectura El sistema se desarrolló con un hilo principal donde se visualizan los paquetes capturados y se realiza la comunicación por el puerto serial. Para no bloquear la aplicación, se desarrolló un segundo hilo de ejecución donde se 3

4 procesa la información leída por el hilo principal. Este segundo hilo de ejecución computa una cantidad configurable de lecturas de datos de conductividad, en un intervalo de tiempo configurable en segundos. El cociente entre la cantidad de lecturas de datos y el tiempo total en segundos da el intervalo de lectura entre cada dato. Una vez que cierra la muestra, el sistema genera los estadísticos Media y Desvío estándar de la conductividad con el objeto de proveer al operador de información de estabilidad y repetibilidad de las lecturas. Posteriormente se calcula de salinidad a partir de PSS-78. El sistema permite la configuración de la cantidad de datos a tomar, como también el intervalo de tiempo (medido en segundos). El sistema exporta la salida de datos en una planilla en formato Excel para su posterior análisis. Una visualización del software durante la tarea de lectura de la conductividad con el Autosal puede verse en la figura 1. Figura 1: Salida del software para captura de datos Autosal. 4

5 2.5. Diagrama de Estados En Negro está el control sobre el circuito principal. En color Azul están los procesos sobre el circuito secundario. Presiona Boton Busy? / Si / No DatosxLectura=Const Leer Conductividad Acumular / Si Init Botella Busy=true Cambio Botella? Leer Com CantDatosxLectura-- / No Dormir(TiempoEspera) CantDatosxLectura=0? No / Si Promedio Guardar en Grilla Busy=false 5

6 2.6. Modulos - Autosal: Programa principal. - UFCabeceraYBotella: Formulario donde se cargan los datos de cabecera. - UFComentarios, UFFechaLectura, UFInfoBotella: Formularios usados desde la grilla. - UFMain: Formulario principal del programa. - UFParametrosConfiguracion: Formulario donde se configuran los parámetros generales del sistema. - UFTempAmbiente: Formulario donde se setea la temperatura ambiente. - UFTempInstrumento: Formulario donde se configura manualmente la temperatura del instrumento. - UThreadComm: Thread que realiza la extracción de los datos desde la interfaz del autosal. - URutinas: Rutinas de uso general del sistema, incluido la rutina que calcula la salinidad basado en PSS Codigos Fuentes Libres Se enviarán sin cargo a pedido de interesados Solicitarlos a: [email protected] [email protected] 6

7 3. Hardware 3.1 Operación de la salida BCD El autosal Guildline 8400B proporciona, a través del conector BCD (Binarycoded decimal), una salida digital completa de la lectura del display y el numero de botella. De la misma manera la señal Write enable. Todas las salidas poseen buffer con lógica TTL. En la figura 2 muestra la codificación por Pin del conector BCD. El primer grupo de 4 dígitos es el número de identificación de botella; el segundo de seis dígitos, la lectura del diplay. WRITE ENABLE se activa con una frecuencia de 250 milisegundos aproximadamente en Pin 21. El signo de referencia es el Pin 23. DATA-LOG salida de control de registro de datos usando Pins 31, 32 y 33 de la siguiente manera: Normal cerrado (sin pulsar) Pins 32 y 33 en contacto Normal abierto (pulsado) Pins 32 y 31 en contacto La interfaz utilizada para este modelo de Autosal Guildline 8400B le permite al operador, mediante un circuito electrónico del mismo, introducir de manera rápida y sencilla las lecturas en pantalla del valor de conductividad y temperatura. Luego, los valores obtenidos son tomados por el programa AUTOSAL para su integración con otras lecturas y calculo de parámetros derivados (ver descripción del software). 7

8 Figura 2: Configuración de pines del conector BCD Teoría de operación La interfaz está compuesta por la fuente de alimentación, un modulo optoacoplado, y dos etapas de procesamiento: la primera corresponde a la conversión BCD/ASCII y la segunda la conversión a RS-232. A continuación se detalla la operación de cada etapa Fuente de alimentación El circuito de la fuente de alimentación está preparado para funcionar en estado óptimo a 220V y 50Hz. Posee un transformador reductor 220 volts A.C a 9 volts A.C, un puente rectificador de 1A y un regulador de voltaje LM7805 encapsulado TO-220 el cual provee de 5 volts D.C para toda la electrónica. El circuito esquemático de la fuente puede verse en la figura 3. Figura 3: Esquemático de la fuente de alimentación Modulo optoacoplador El circuito esquemático del modulo optoacoplado se muestra en la figura 7, al final de este manual. Este modulo protege eléctricamente la salida en código BCD digital del autosal del resto de la electrónica de la interfaz. Se realiza mediante los IC CNY74-4, acoplador óptico de 4 cuatro canales con salida del 8

9 fototransistor. Cada bit de salida del código BCD digital está protegido por un optoacoplador configurado según la figura 5. Figura 5: configuración del Optoacoplador. La resistencia de 330 ohm limita el voltaje y la corriente del diodo emisor. La resistencia de 1Kohm, conectada a masa, establece el 0 lógico para evitar ruido. Estas quedan montadas y agrupadas de a 8 en una matriz de resistencias con masa común Procesamiento del código BCD a código ASCII El circuito esquemático del procesamiento del código BCD digital se muestra tambien sobre el final como esquemáticos 1a, 1b y 1c. Este circuito consta principalmente de un micro controlador, de ahora en mas PIC, 16F873A y cinco circuitos integados (IC) 74HC573 (Octal D-type transparent latch 3-state). Los encargados de recibir el código BCD son los cinco 74HC573, lo cuales disponen de 8 bit, quedando conformados por dos códigos BCD cada circuito integrado. La salida de cada uno de estos está conectada de manera paralela al PUERTOB del PIC. El PIC es el encargado de activar un 74HC573 por vez e ir leyendo y obtener de a dos códigos simultáneamente. Luego, por medio del programa del PIC, los separa de a 4 bits, logrando así obtener los dos códigos BCD. Mientras un 74HC573 es activado por el PIC, el resto permanece con sus salidas en impedancia infinita, para así no cortocircuitar ninguno de ellos con los otros. 9

10 Una vez leídos y separados todos los códigos BCD son, mediante una tabla, convertidos a su equivalente valor en el código ASCII. Luego quedan almacenados en bancos de memoria del PIC. Una vez finalizada la conversión de códigos, estos son enviados mediante la USART del PORTC del PIC al conversor RS-232. La USART está configurada para funcionar en modo asincronico a 9600 Baud y con una Fosc = MHz. Estos valores están en la hoja de datos del PIC (ver data sheet PIC16F87X ). El pulsador Data-Log es monitoreado en el PORTA del PIC, de la siguiente manera: Sin Pulsar Coloca al final una N Pulsado Coloca una P El estado en el que se encuentra el autosal está definido de la siguiente manera: Standby Coloca una S Read Coloca una R Conversor RS-232 El circuito esquemático del conversor RS-232 se muestra en la figura 6 PIN 17 (RC6) 10

11 Figura 6: Esquemático del conversor RS-232. Puesto que los niveles lógicos del puerto serie de la PC trabajan en los -15V y +15V y el PIC maneja los niveles de 0 a 5V. El puerto serie de la PC no interpretaría dichos niveles de forma correcta, es por ello que se implementa este circuito que permite adaptar dichos niveles de forma tal que sean correctamente interpretados por el puerto serie de la PC Test de la salida serie A continuación se muestra dos ejemplos de cómo se vería en con el programa Hyperterminal (MS windos) los datos enviados por la interfaz: En el primer caso se presenta en modo Read y el pulsador en Sin Pulsar $,0000,R ,N Referencia: $ : Indica al programa donde comienza la cadena del dato., : Indica al programa una separación Los primeros cuatro ceros, son los cuatro dígitos de la botella R : Indica que esta en modo Read El resto de los dígitos ( ) es el valor de conductividad medido En el segundo caso se presenta en modo Standby y el pulsador en Pulsado $,0000,S00/0000,N Referencia: $ : Indica al programa donde comienza la cadena del dato., : Indica al programa una separación Los primeros cuatro ceros, son los cuatro dígitos de la botella. S : indica modo Standby Los siguientes dos ceros son el valor de temperatura / : indica que termina la cadena de temperatura Los siguientes cuatro dígitos son el valor de electrónico de reestandarización. 11

12 Esquemático 1a: Circuito electrónico de la intefaz 12

13 Figura 1b: Circuito electrónico del módulo optoacoplador (1/2) 13

14 Figura 1c: Circuito electrónico del modulo optoacoplador (2/2) 14