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Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Nieto, Rodríguez, Villarruel. Laboratorio 2.

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Sensores Rodríguez, Eduard., Nieto, Yazmín., Villarruel, Katherine; Estudiantes de Ingeniería Eléctrica UD Abstract— This document presents a report of the second laboratory made for the subject Instrumentation and Measurements, which consisted in implement a meter downwind with a disc free spin occurs, performing their respective assembly of conditioning and Arduino code, so that rotation display according to the position where it was. Resumen- En éste documento se presenta el informe del segundo laboratorio realizado en la asignatura Instrumentación y Medidas, el cual consistió en implementar un medidor de dirección del viento con un disco de giro libre, realizando su respectivo montaje de acondicionamiento y código en Arduino, para que de acuerdo al giro mostrara la posición en la cual se encontraba. I.

OBJETIVO GENERAL

Realizar una aplicación de un sensor (dirección del viento). II. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 



 

Identificar la utilidad del código Gray en la implementación de aplicaciones donde se puedan generar errores por el paso de un número a otro en una sucesión continua de números binarios. Programar la herramienta Arduino de tal forma que permita visualizar las ocho direcciones del viento medidas. Implementar el uso de sensores para determinar la dirección del viento. Implementar un circuito de acondicionamiento entre los sensores CNY70 y Arduino.

III.

A. Código Gray También conocido como código progresivo, es un código binario (secuencias de unos y ceros) ordenado en forma secuencial que se diferencian en un bit, esto representa una gran ventaja permitiendo detectar errores en cadenas de datos. Es ampliamente utilizado en sistemas de control de posición. [1] B. Sensor Dispositivo que detecta variaciones en una magnitud física y la transforma en señales útiles para un sistema de medida, se encuentra en contacto con la variable. [2] C. Sensor óptico Es un dispositivo capaz de detectar diferentes factores (ej.: objetos) a través de un lente óptico. Su funcionamiento consiste en la detección de objetos por medio de un haz de luz emitido, esto lo realiza con un emisor y un receptor, son ampliamente utilizados en el sector industrial. [3], [4] D. Sensor CNY70 El CNY70 es un sensor de infrarrojos de corto alcance basado en un emisor de luz y un receptor, ambos apuntando en la misma dirección, y cuyo funcionamiento se basa en la capacidad de reflexión del objeto, y la detección del rayo reflectado por el receptor.[5]

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de medida son muy importantes en los diferentes procesos que se llevan a cabo en muchas actividades tales como producción de energía, manufacturas, meteorología entre otras. De aquí el interés de saber escoger el tipo de sensor que permita una adecuada adquisición de información según sea el proceso en el que se está implementando. Adicionalmente en muchas ocasiones se tendrá que acondicionar las señales de salida de los sensores de tal forma que se tenga un procesamiento y presentación de la información de manera clara y legible. IV. MARCO TEÓRICO

Figura 1. Patillaje del CNY70. Fuente: http://1.bp.blogspot.com/-f-D-r-M375U/Trq3tA8gHI/AAAAAAAAAH8/tOVOenPBbZI/s320/cny7000.png

E. Acondicionamiento Los acondicionadores de señal, adaptadores o amplificadores, en sentido amplio, son los elementos del sistema de medida que ofrecen, a partir de la señal de salida de un sensor electrónico, una señal para ser presentada o registrada o que simplemente permita un procesamiento posterior mediante un equipo o instrumento estándar. Consiste normalmente en circuitos electrónicos que ofrecen, entre otras funciones, las siguientes: amplificación, filtrado, adaptación de impedancias y modulación o demodulación. [6]

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V. DESARROLLO Este laboratorio se dividió en dos sesiones diferentes, por lo cual se explicarán los pasos desarrollados en cada una de ellas. a.

Primera Sesión

 Programación del Arduino, teniendo en cuenta el código Gray y la nomenclatura con las ocho direcciones primarias del viento, la cual se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Nomenclatura de las direcciones del viento. Fuente: Archivo proporcionado por el docente.

 Elaboración del disco de giro libre (360°) codificado con el código Gray para realizar la lectura de posición, se tuvo en cuenta el esquema proporcionado por el docente. Este disco se realizó utilizando un CD y adhiriendo sobre su parte superior una hoja con la codificación dada.

Figura 4. Circuito de acondicionamiento de señal para sensores CNY70. Fuente: Elaboración Propia.

Las salidas del diagrama de la figura van a las entradas del arduino especificadas en el código que se muestra aquí: Figura 3. Disco giratorio codificado. Fuente: Archivo proporcionado por el docente.

 Para la lectura del código Gray se utilizó tres sensores CNY70 los cuales me representan tres bits de entrada para la placa Arduino para lo cual se implementó entre este y cada sensor un circuito de acondicionamiento con un transistor PN2222A y varias resistencias, montaje realizado en una protoboard según el diagramada mostrado en la figura 4.

int b1 = 0; int b2 = 0; int b3 = 0; int numero=0; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(11, INPUT); pinMode(13, INPUT); pinMode(9, INPUT); pinMode(8, INPUT); pinMode(7, INPUT); Serial.print("indicacion de direccion del viento : "); Serial.println(" "); }

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void loop() { Serial.print("direccion : "); b1= digitalRead(11); b2= digitalRead(9); b3= digitalRead(8); numero=((b1*1)+(b2*2)+(b3*4)); delay(1000); if (numero == 0) { Serial.println("NORDESTE "); Serial.print('\r'); } else if (numero == 1) { Serial.println("NORTE "); Serial.print('\r'); } else if (numero == 2) { Serial.println("OESTE "); Serial.print('\r'); } else if (numero == 3) { Serial.println("NOROESTE "); Serial.print('\r'); } else if (numero == 4) { Serial.println("ESTE "); Serial.print('\r'); } else if (numero == 5) { Serial.println("SUDESTE "); Serial.print('\r'); } else if (numero == 6) { Serial.println("SUDOESTE "); Serial.print('\r'); } else if (numero == 7) { Serial.println("SUR Serial.print('\r'); } Serial.print(" Serial.print('\r');

Luego se da una ponderación a cada variable para así formar un número decimal el cual nos permitirá a partir de sentencias if else verificar la posición del sensor. El sensor va actualizar la información de posición del sensor la cual será visualizada a partir del monitor serial que suministra el programa arduino. Esta información también se hubiera llevado a diferentes programas como Matlab como para hacer un análisis mas menudo. b.

Segunda sesión.

 Ubicación de los tres sensores CNY70 de tal manera que quedaran alineados sobre los tres bits codificados del disco giratorio, este montaje se muestra en la figura 5.

Figura 5. Alineación de los sensores con el disco giratorio. Fuente: Elaboración propia.



Como último paso se procedió a unir el circuito de acondicionamiento con el Arduino; para probar si el código elaborado funcionaba se giró el disco en las direcciones del viento y se verificó que correspondieran con las indicaciones dadas por el docente, el montaje final se muestra en las Figura 6.

");

");

} En la primera parte del programa se ve que se inicializan las variables b0, b1, b2 las cuales van a recibir la señal de que indicación de los sensores CNY70 las cuales van a ser leídas por los terminales de arduino 11, 9 ,8 a través de la función digital read la cual nos permitirá recibir un 1 lógico o 0 lógico.

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Figura 6. Montaje Final. Fuente: Elaboración propia.

VI. CONCLUSIONES

Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Nieto, Rodríguez, Villarruel. Laboratorio 2.  El código Gray es una herramienta muy eficiente al momento de implementar sistemas que necesiten control de posicionamiento, ya que al realizar cambios de un bit en su secuencia permite fácilmente la detección de errores.  El adecuado acondicionamiento de la señal que emite los sensores permite que estos sean capaces de comunicarse con el microcontrolador de la placa Arduino quien en su entorno de desarrollo (lenguaje arduino) procesa estas señales de entrada (bits) dando como resultado una presentación satisfactoria de la información de las mediciones hechas.  La selección del sensor según sea el proceso en el cual se esté tomando la medición es de indiscutible importancia, ya que esto es un factor determinante que condiciona la exactitud, sensibilidad y estabilidad del sistema de medida.

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unimodales". [En línea]. Disponible en: http://digital.csic.es/b itstream/10261/16791/3/gray.pdf. Recuperado: 07 de marzo de 2015. [2] Riaño, William. Apuntes clase de Instrumentación y Medidas. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. [3] "Sensores Ópticos". [En línea]. Disponible en: http://es.scribd.com/doc/81546437/SENSORES-OPTICOS#sc ribd. Recuperado: 07 de marzo de 2015 [4] "Sensores y actuadores". [En línea]. Disponible en: http://isa.uniovi.es/docencia/autom3m/Temas/Tema7.pdf. Recuperado: 07 de marzo de 2015 [5] Sensor CNY70. [En línea]. Disponible en:http://www.infoab.uclm.es/labelec/Solar/Otros/Infrarrojos/sensor_cny70.htm. Recuperado: 07 de marzo de 2015. [6] R. Pallás, “Introducción a los sistemas de medida,” en Sensores y acondicionadores de señal, Ed. Alfaomega: México, 2004, pp. 4.

REFERENCIAS [1] Arroyo, David. "Aplicación de los códigos Gray al estudio de la teoría de la dinámica simbólica de mapas catódicos