Informe Profecto Final

Universidad Tecnolgica Nacional Facultad Regional Paran

Ingeniera Electrnica

Proyecto final:

Control electrnico ambiental para laboratorios acreditados bajo norma IRAM 301-2005

Docentes: Maggiolini, Lucas Paoni Sergio Ramos, Hctor

Alumnos: Iglesias, Juan Manuel Jourdan, Jos Martn

Proyecto Final Ingeniera Electrnica

Alumnos: Iglesias Juan M. Jourdan Jos M.

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1 DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

Este proyecto tiene como objetivo realizar el control y monitoreo ambiental requerido por las norma IRAM 301-2005 para la acreditacin del laboratorio de ensayo y calibracin de los medidores Energa Elctrica de ENERSA.

Esta norma exige que los medidores de corriente alterna que all se calibran para ser instalados en cualquier suministro elctrico de la provincia, debern ser ensayados y calibrados bajo ciertas condiciones ambientales de temperatura y humedad.

El sistema a implementar deber ser capaz de establecer el control de los dispositivos encargados de modificar la temperatura en los distintos puntos del recinto, pudiendo activarlos o desactivarlos. Este deber contar con una base de datos que se actualizara en un determinado tiempo indicando en pantalla si el ensayo puede o no llevarse a cabo. En caso de no poder realizarse por condiciones ambientales desfavorables a lo solicitado por la norma, deber indicar en la base de datos a la hora que se produjo esta, as como tambin indicar a los ensayistas que el ambiente no se encuentra en las condiciones requeridas para realizar el ensayo, esto es por medio de un buzzer y un cartel de alerta en pantalla.

Al final del da, o cuando el ensayista lo requiera podr imprimir la base de datos.



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2 DESCRIPCIN DE ETAPAS A REALIZAR

2.1 Primera Etapa

Definir las variables de inters segn norma IRAM 301-2005, esta exige el almacenamiento de las condiciones bajo las cuales fueron echas las calibraciones y en caso de no cumplirse la norma IRAM 2411/12/13 debe abortarse el ensayo. La norma IRAM 2411/12/13 nos da las condiciones ambientales especficas en las que se debe realizar la calibracin.

2.2 Segunda Etapa

A- Se llevara a cabo la eleccin de los componentes para la realizacin del hardware entre ellos sensores y microcontroladores.

B- Se llevara a cabo el estudio y la eleccin de los mdulos de radiofrecuencia RF acordes a la aplicacin, ya que se requiere que el dispositivo tenga una comunicacin inalmbrica.

C- Dispositivos Esclavos: en esta etapa un microcontrolador convertir el valor de las condiciones ambientales, luego se realizara la transmisin va RF hacia el maestro.

D- Dispositivo Maestro: en esta etapa el modulo receptor comunicara al microcontrolador los datos enviados por los Dispositivos esclavos. El microcontrolador ser el encargado de comunicarse con el software implementado en la PC a travs del puerto USB.

E- Se realizara el montaje y calibracin de los dispositivos.

2.3 Tercera Etapa

Se desarrollara el software, que ser el encargado de controlar y almacenar datos de las condiciones ambintales. Este tambin deber ser capaz de informar en pantalla si el ensayo puede llevarse a cabo, indicando las condiciones ambientales del laboratorio en tiempo real.



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2.4 Cuarta Etapa

Se ensamblara el sistema de control, se verificara su funcionamiento y se harn las calibraciones correspondientes. Tambin se desarrollara el presupuesto para la empresa.



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3 DESARROLLO DE ETAPAS PROGRAMADAS

3.1 PRIMERA ETAPA

Definir las variables de inters a medir para la acreditacin de laboratorios. Esta es la etapa ms importante, ya que de esta dependen todos los requerimientos de nuestro sistema.

Para esto realizaremos una breve introduccin de la norma IRAM 301/ ISO/IEC 17025 y de la norma IRAM 2413.

3.1.1 IRAM 301/ ISO/IEC

La norma IRAM 301/ ISO/IEC 17025 surgi como una gua genrica de referencia para aquellos laboratorios que realizan actividades de ensayo o calibracin y que pretenden demostrar:

Que operan un sistema de gestin de la calidad eficaz y en mejora continua

El laboratorio implementa un sistema de gestin de la calidad que le permite administrar y utilizar la documentacin del laboratorio, tanto de gestin como tcnica.

Que son tcnicamente competentes

Se demuestra competencia tcnica del personal, instalaciones y condiciones ambientales adecuadas, mtodos validados, equipo y patrones confiables con trazabilidad a las unidades del Internacional de Unidades.

Que son capaces de producir resultados de ensayo o calibracin confiables

Se implementan programas de aseguramiento de la calidad de sus resultados generar resultados tcnicamente vlidos



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La norma IRAM 301/ISO/IEC 17025 se aplica para cualquier tipo de laboratorio de calibracin o ensayos (pruebas), independiente de su tamao o actividad; y se integra por una serie de requisitos agrupados en 25 secciones. Las primeras 15 secciones corresponden a los requisitos relativos a la gestin (administrativos) y se caracterizan por su gran similitud con normas de la serie ISO 9000. El resto de las secciones un enfoque meramente contienen los requisitos que el laboratorio debe cumplir para demostrar su competencia tcnica y asegurar la validez de sus resultados.

Figura 1: Tabla resumen norma IRAM 301. (1)

La norma IRAM 301/ ISO/IEC 17025 se ha adoptado como gua de referencia de las Entidades Acreditadoras para ejecutar los procesos de evaluacin de la conformidad de laboratorios de ensayo y calibracin, por lo que es utilizada a nivel mundial para propsitos de Acreditacin.

La Entidad Acreditadota es la encargada de evaluar la conformidad de cumplimiento de los requisitos de la norma IRAM 301/ ISO/IEC 17025 y atestiguar la competencia del laboratorio para realizar tareas especficas de ensayo (pruebas) o calibracin; para en su momento declarar la acreditacin.

Un laboratorio de ensayo o calibracin que desea acreditarse bajo la norma internacional IRAM 301/ ISO/IEC 17025, o su equivalente nacional o regional, debe cumplir y mostrar evidencia del cumplimiento de los requisitos contenidos en las 25 secciones de la tabla anterior.



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3.1.1.1 Requisito A Cumplir Para Que El Laboratorio Demuestre Su Competencia Tcnica

5.3 Instalaciones y condiciones ambientales

5.3.1 Las instalaciones de ensayos o de calibraciones del laboratorio, incluidas, pero no en forma excluyente, las fuentes de energa, la iluminacin y las condiciones ambientales, deben facilitar la realizacin correcta de los ensayos o de las calibraciones. El laboratorio debe asegurarse de que las condiciones ambientales no invaliden los resultados ni comprometan la calidad requerida de las mediciones. Se deben tomar precauciones especiales cuando el muestreo y los ensayos o las calibraciones se realicen en sitios distintos de la instalacin permanente del laboratorio. Los requisitos tcnicos para las instalaciones y las condiciones ambientales, que puedan afectar los resultados de los ensayos y de las calibraciones, deben estar documentados.

5.3.2 El laboratorio debe realizar el seguimiento, controlar y registrar las condiciones ambientales segn lo requieran las especificaciones, mtodos y procedimientos correspondientes, o cuando stas puedan influir en la calidad de los resultados. Se debe prestar especial atencin, por ejemplo, a la esterilidad biolgica, el polvo, la interferencia electromagntica, la radiacin, la humedad, el suministro elctrico, la temperatura, y a los niveles de ruido y vibracin, en funcin de las actividades tcnicas en cuestin. Cuando las condiciones ambientales comprometan los resultados de los ensayos o de las calibraciones, stos se deben interrumpir.



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3.1.2 IRAM 2413

La norma IRAM 2413 establece los mtodos de ensayo de los medidores de energa elctrica activa de induccin monofsicos, comprendiendo las condiciones de ensayo para la aprobacin de tipo y aceptacin de lotes.

2.1 Condiciones Generales Para Los Ensayos De Tipo Y Lote.

2.1.1 Los ensayos se realizan utilizando tensiones y corrientes con forma de onda prcticamente sinusoidal, cuyo factor de distorsin no exceda el 5 %.

2.1.2 Durante los ensayos las variaciones de frecuencia no excedern de +- 0,5 % y las

variaciones de tensin y de corriente no excedern de +- 2 % cuando se contraste con

el mtodo de medidor patrn y la variacin de la potencia no exceder de +- 0,1 %

cuando se emplee el mtodo potencia-tiempo.

2.1.3 Para aquellos ensayos en que el periodo de estabilizacin trmica interna afecte los resultados, los medidores debern permanecer, con anterioridad, conectados a tensin y frecuencia nominales, durante 1 hora en el caso de ensayo de tipo o 30 min. para los ensayos de lote, salvo indicacin expresa en contrario. Para computar dicho periodo se podr tener en cuenta el tiempo transcurrido en la realizacin de ensayos anteriores que cumplan con la condicin expresada.

2.1.4 En cada condicin de cualquier ensayo de anotara la temperatura ambiente.

2.1.5 Exceptuando los ensayos de influencia de variacin de la temperatura ambiente y del autocalentamiento, la temperatura ambiente media, durante un ensayo, ser considerada como la temperatura de verificacin y estar comprendida entre 18 C y 28 C. La temperatura del laboratorio no variara en mas de +

- 2 C durante el ensayo

.la temperatura de referencia se establecer en 23 C.

3.1.2.1 Requisito A Cumplir Para Los Ensayos De Tipo Y Lote

Exceptuando los ensayos de influencia de variacin de la temperatura ambiente y del autocalentamiento, la temperatura ambiente media, durante un ensayo, ser considerada como la temperatura de verificacin y estar comprendida entre 18 C y 28 C. La temperatura del laboratorio no variara en mas de +

- 2 C durante el ensayo .la temperatura de referencia se establecer

en 23 C.



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3.1.3 Variables De Inters

En base a las normas recin enunciadas debemos sensar humedad, temperatura y debemos realizar una base de datos para registrar valores de estas durante todos los ensayos. Teniendo las variables a analizar realizamos la bsqueda de los sensores para cumplir los requisitos de acreditacin para los laboratorios.



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3.2 SEGUNDA ETAPA

3.2.1 Descripcin De Componentes A Utilizar

3.2.1.1 Sensado De Humedad Y Temperatura

Luego de realizar una investigacin sobre los sensores existentes en el mercado para obtener valores de humedad y temperatura, optamos por el SHT71 de SENSIRION ya que presenta grandes ventajas como, poseer en el mismo encapsulado el transductor de humedad y temperatura, tamao reducido, bajo consumo, salida digitalizada de 12bits y muy buena precisin.

Figura 2: Grafica sensor SHT71 de sensirion. (2)

El SHT71 es un chip que posee mltiples sensores de humedad relativa y de temperatura que comprende una calibrada salida digital. El dispositivo incluye un polmero capacitivo elemento que conforma el sensor de humedad y un sensor de temperatura banda prohibida. Ambos son perfectamente acoplados a un convertidor digital 14bit y un circuito de interfaz serie en el mismo chip. Esto da como resultado una calidad de la seal superior, un rpido tiempo de respuesta y la insensibilidad a las perturbaciones externas.



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Figura 3: Diagrama en bloques sensor SHT71 de SENSIRION. (3)

Cada SHT71 se calibra individualmente en una cmara de humedad de precisin con un higrmetro de espejo enfriado como referencia. Los coeficientes de calibracin se programan en la memoria de calibracin. Estos coeficientes se utilizan internamente en mediciones para calibrar las seales de los sensores. La interfaz en serie de 2 hilos y la regulacin de tensin interna permite la integracin del sistema fcil y rpido. Su pequeo tamao y bajo consumo de energa hace que sea la mejor opcin, incluso para las aplicaciones ms exigentes.

3.2.1.1.1 Especificaciones De La Interfaz

Figura 4: Diagrama en bloques de circuito de aplicacin de sensor SHT 71. (4)



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3.2.1.1.2 Pines De Alimentacin

El SHT71 requiere un suministro de voltaje entre 2,4 y 5,5 V. Luego de alimentar el dispositivo necesita 11 [ms] para su auto-calibracin llamado estado de "sueo". Ningn comando debe ser enviado antes finalizado ese tiempo.

3.2.1.1.3 Interfaz Serie (Bidireccional De 2 Hilos)

La interfaz serie del SHT71 est optimizada para la lectura del sensor y el consumo de energa es bajo. No es compatible con la interfaces I2C.

Entrada de reloj serie (SCK)

El SCK se utiliza para sincronizar la comunicacin entre un microcontrolador y el SHT71.No dispone de frecuencia mnima.

Datos en serie (DATA)

El pin de datos de tres estados se utiliza para transferir datos dentro y fuera de el dispositivo. Se debe conectar una resistencia de polarizacin a Vcc, tpicamente de10 [K] (push-up) para su correcto funcionamiento. Data cambia tras el flanco descendente y es vlido en el flanco ascendente de la serie del reloj SCK.

Envo de un comando

Para iniciar una transmisin, una secuencia "inicio de la transmisin" tiene que ser emitida. Se compone de una disminucin de la lnea de datos mientras SCK es alto, seguido por un pulso bajo en SCK y DATA se eleva de nuevo mientras SCK sigue siendo alto.



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Figura 5: Secuencia inicio de transmisin de sensor SHT 71. (5)

El comando posterior consta de tres bits de direccin (slo "000" es compatible) y cinco bits de comando. El SHT71 indicara la correcta recepcin de un comando con un pulso bajo de datos (bit ACK) despus del flanco descendente del reloj SCK. La lnea de datos queda liberada (y se va alto) despus del flanco descendente del reloj SCK.

Comando

Cdigo Binario

Reservado 0000x Medida de Temperatura 00011 Medida de Humedad 00101 Leer el registro de estado interno 00111 Escribir el registro de estado interno 00110 Reservado 0101x-1110x Soft reset, se reinicia la interfaz, se borra el registro de estado a los valores predeterminados. Espere un mnimo de 11 ms antes del siguiente comando

11110

Figura 6: Lista de comandos de transmisin de sensor SHT 71. (6)

3.2.1.1.4 Medicin de la secuencia (HR y T)

Registro de estado

Alguna de las funciones avanzadas del registro de estado del SHT71 estn disponibles a travs de sus registros de estado. La siguiente seccin da una pequea descripcin de estas caractersticas. Una descripcin ms detallada esta disponible en la nota de aplicacin Registro de estado.



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Figura 7: Escritura de registro de estado (7)

.

Figura 8: Lectura de registro de estado (8)

.

Bit Referencia Descripcin Por defecto 7 Reservado 0 6 R Batera Baja(deteccin

de bajo voltaje) 0 para Vdd>2.47 1 para Vdd



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Resolucin de las mediciones

Por defecto la resolucin de las mediciones de 14bit (temperatura) y 12bit (humedad) puede reducirse a 12 y 8bit. Esto es especialmente til en alta velocidad o aplicaciones de baja potencia.

Batera Baja

La funcin End of Battery (batera agotada) detecta que el voltaje VDD por debajo de 2.47 [V]. Esta posee una precisin de 0.05 [V].

Calentador

El elemento calentador en el integrado puede encenderse. Este incrementara la temperatura del sensor entre 5-15[C]. El consumo de potencia se incrementa a 8[mA]-5[V].

Aplicaciones

Compara la temperatura y la humedad con valores anteriores y luego enciende el calentador. El correcto funcionamiento del arranque del sensor puede ser verificado. Con la humedad relativa alta del medio ambiente (>95% Humedad Relativa) se calienta el elemento para prevenir condensaciones, lo que mejora la respuesta temporal y la precisin.

Precaucin: mientras es calentado el SHT71 mostrara alta temperatura y una baja humedad relativa



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Caractersticas elctricas

VDD= 5 [V], temperatura= 25 [C]

Parmetro Condiciones Min. Tip. Max. Unidades Fuente de Alimentacin DC

2.4 5 5.5 V

Medida 550 A Promedio 2 28 A

Consumo de Corriente

Reposo 0.3 1 A Baja tensin de salida

0 20% Vdd

Alta tensin de salida

75% 100% Vdd

Baja tensin de entrada

Negativa 0 20% Vdd

Alta tensin de entrada

Positiva 80% 100% Vdd

Corriente de entrada en pin

1 A

On 4 mA Pico de corriente de salida Triestado (Off)

10 A

Figura 10: Tabla de Caractersticas elctricas. (10)

Figura 11: Diagrama de temporizacin. (11)



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3.2.1.2 Microcontrolador En Transmisor

Este microcontrolador convierte las seales provenientes de los sensores y las transmite a travs de puerto USART hacia el modulo RF. Cada un intervalo de tiempo predeterminado.

Microcontrolador Marca: Microchip Modelo: PIC16F628

Figura 12: Grafica Microcontrolador PIC16F628. (12)

3.2.1.3 Microcontrolador En Receptor

Este microcontrolador recibe las seales a travs del receptor de RF y realiza la comunicacin con la PC mediante el puerto USB.

Microcontrolador Marca: Microchip Modelo: PIC18F2550

Figura 13: Grafica Microcontrolador PIC18F2550. (13)



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3.2.2 Eleccin de Mdulos de Radiofrecuencia (RF)

3.2.2.1 Transmisor TWS 418

El mdulo transmisor viene ajustado en una frecuencia, que puede ser de 303,875 [MHz] (TWS-303), 315 [MHz] (TWS-315), 418 [MHz] (TWS-418) y 433,92 [MHz] (TWS-433). Est listo para su uso. Slo se le debe colocar una antena, conectarle la alimentacin y comenzar a enviarle datos. Para facilitar la transmisin de datos codificados, existe un codificador que se utiliza junto a este integrado que es el HT12E.

Figura 14: Grafica transmisor TWS480. (14)

Descripcin De Pines Transmisor TWS 418

Pin Funcin 1 GND 2 Dato de entrada 3 VCC 4 Antena

Figura 15: Descripcin de pines transmisor TWS480. (15)



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3.2.2.2 Receptor RWS 418

Los transmisores hacen juego con receptores de la misma frecuencia, que tambin vienen en un valor predeterminado entre 300 [MHz] a 434 [MHz]. Puede ser de 303,875 [MHz] (RWS-303), 315 [MHz] (RWS-315), 418 [MHz] (RWS-418) y 433,92 [MHz] (RWS-433). Posee en diseo pasivo de alta sensibilidad, que no requiere componentes externos. Para decodificar las seales que llegan a este receptor se puede utilizar el decodificador HT12D.

Figura 16: Grafica receptor RWS480. (16)

Descripcin de pines receptor RWS 418

Figura 17: Descripcin de pines receptor RWS 418. (17)

Pin Funcin 1 GND 2 Salida digital 3 Salida lineal 4 VCC 5 VCC 6 GND 7 GND 8 Antena (13cm)



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3.2.2.3 Codificador HT12E

Los codificadores 212 son una serie de CMOS LSI para aplicaciones de control de sistemas remotos. Estos son capaces de codificar informacin que consiste de N bits de direccin y 12 -N bits de datos. Cada entrada de direccin /dato se puede establecer en uno de los dos estados lgicos.

Las direcciones y datos programados se transmiten junto con los bits de cabecera a travs de RF (radio frecuencia) o un medio de transmisin de infrarrojos tras la recepcin de una seal de disparo.

Figura 18: Asignacin de pines codificador HT12E. (18)

Descripcin de pines

Realizamos una breve descripcin de sus pines .

Nombre de pin Entrada/Salida Descripcin A0-A7 Entrada Ajuste de direccin (bajo o alto) AD8-AD11 Entrada Ajuste de direccin o datos (bajo o

alto) DOUT Salida Dato codificado de salida para la

transmisin serie TE Entrada Permite transmisin, activo por bajo OSC1 Entrada Oscilador pin de entrada OSC2 Salida Oscilador pin de salida VSS Entrada Fuente de alimentacin negativa

(tierra) VDD Entrada Fuente de alimentacin positiva

Figura 19: Tabla de pines codificador HT12E. (19)



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3.2.2.4 Decodificador HT12D

Los decodificadores 212 son una serie de CMOS LSI para aplicaciones de control de sistemas remotos. Estos son capaces de decodificar informacin que consiste de N bits de direccin y 12 -N bits de datos. Cada entrada de direccin /dato se puede establecer en uno de los dos estados lgicos.

Las direcciones y datos programados se transmiten junto con los bits de cabecera a travs de RF (radio frecuencia) o un medio de transmisin de infrarrojos tras la recepcin de una seal de disparo.

Figura 20: Asignacin de pines decodificador HT12D. (20)

Descripcin de pines

Realizamos una breve descripcin de sus pines

Nombre de pin Entrada/Salida Descripcin A0-A7 Entrada Ajuste de direccin (bajo o alto) AD8-AD11 Entrada Ajuste de direccin o datos (bajo o

alto) DOUT Salida Dato codificado de salida para la

transmisin serie TE Entrada Permite transmisin, activo por bajo OSC1 Entrada Oscilador pin de entrada OSC2 Salida Oscilador pin de salida VSS Entrada Fuente de alimentacin negativa

(tierra) VDD Entrada Fuente de alimentacin positiva

Figura 21: Tabla de pines decodificador HT12D. (21)



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3.2.3 Dispositivos esclavos

Figura 22: Diagrama de bloques dispositivo esclavo. (22)

Se utiliza un sensor (SHT 71) para sensar humedad y temperatura este se comunica con el microcontrolador (PIC 16F628A) por una interfaz serie bidireccional de 2 hilos propia del sensor. Los valores de humedad y temperatura son almacenados en el microcontrolador en el cual se realiza la correccin de humedad ya que esta depende del valor temperatura.

Luego estos datos son enviados al circuito integrado (HT12E) en forma paralela, cada valor es enviado en parte alta y baja ya que este integrado trabaja con 4 bits de datos, este genera el cdigo que se enviar al transmisor de RF el cual enva al aire una seal en modulacin ASK sobre una portadora en 418 MHz. El numero de mediciones de temperatura y humedad enviadas al dispositivo maestro no se puede controlar por los operarios es por eso que se defini enviar muestras cada 30 [seg.] ya que en la norma no se especifica el numero de estas.



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3.2.4 Dispositivo maestro

Figura 23: Diagrama de bloques dispositivo maestro. (23)

Se utiliza un receptor (RWS 418) el cual recibe los datos enviados por el transmisor (TWS 418), luego enva el cdigo recibido al decodificador (HT12D) el cual verifica el codigo , si se corresponden los pines de direccin de HT12E con con los que posee (HT12D), entonces este en sus pines de datos mantiene el valor recibido , este proceso se realiza 4 veces parte baja y alta de las mediciones realizas tanto de temperatura como de humedad.

Los valores de humedad y temperatura son almacenados en el microcontrolador (PIC18F2550) el cual realiza la comunicacin con la pc.

La interfaz serie RS-232 esta desapareciendo prcticamente de los ordenadores personales es por eso que se emulo un puerto RS-232 con el puerto USB para no tener inconvenientes en el caso de que la PC no posea puerto serie RS-232.

Luego en la PC se realizo un software con el programa LAB VIEW que es el encargado de realizar la interfaz entre los operadores y el hardware realizado. Este consta de una pantalla donde se puede observar los valores de humedad y temperatura, setear los valores de temperatura y humedad en donde se puede llevar a cabo el ensayo, elegir el numero de muestras por unidad de tiempo a almacenar en la base de datos y una seria de mensajes para que el sistema sea amigable con los operadores.



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Figura 24: Diagrama de dispositivos esclavos con maestro. (24)

En ese esquema representamos el circuito maestro que se encarga de hacer un polling a cada esclavo, levantando la informacin de cada uno de estos a travs del receptor.

Cada esclavo ser reconocido por el maestro entonces de esta manera se puede sensar varios puntos del laboratorio , ya que este posee de un sistema de calefaccin y aire acondicionado central , el sistema posee dos bocas de salida , en los puntos de salida la temperatura y humedad no es la misma que en los dems puntos .

Es por eso que hay que seleccionar los puntos donde se van a colocar los dispositivos esclavos.

La informacin all captada es enviada hacia el decodificador y luego al microprocesador que se encarga de procesar las seales obtenidas y enviarlas a la PC a travs de un puerto USB como se menciono anteriormente.



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3.2.5 Montaje de dispositivos maestro y esclavos.

En esta etapa se realizo el diseo de placas para los dispositivos por medio del software de diseo ARES PROTEUS 7, el cual tambin posee la particularidad de poder realizar simulaciones con microcontroladores ISIS PROTEUS 7, entonces se realizo la simulacin de los dispotivos.

3.2.5.1 Circuitos Esquemticos

A continuacin los circuitos esquemticos de las distintas placas.

Modulo maestro

Figura 25: Vista esquemtico dispositivo maestro. (25)



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Mdulo esclavo

Figura 26: Vista esquemtico dispositivo esclavo. (26)



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3.2.5.2 Circuitos Impresos (PCB)

A continuacin los circuitos impresos de las distintas placas.

Modulo maestro

Figura 27: Vista de componentes dispositivo maestro. (27)

Figura 28: Vista de PCB dispositivo maestro. (28)



28

Mdulo esclavo

Figura 29: Vista de componentes dispositivo esclavo. (29)

Figura 30: Vista de PCB dispositivo esclavo. (30)



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3.2.5.3 Vista En 3 Dimensiones del Diseo de las Placas

Figura 31: Vista en 3D dispositivo maestro. (31)

Figura 32: Vista en 3D dispositivo esclavo. (32)



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3.2.6 Cantidad De Dispositivos Esclavos

En base a las dimensiones y la forma del laboratorio se decidi colocar dos dispositivos esclavos, uno en la parte media de las bocas de salida de la calefaccin y aire acondicionado central y otro en el extremo mas lejano del laboratorio.

A continuacin mostraremos imgenes del laboratorio de calibracin y ensayo de ENERSA.

Figura 33: Vista de frente banco de calibracin ENERSA. (33)



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En la siguiente imagen se vern las bocas de salida de la calefaccin y aire condicionado central.

Figura 34: Vista de frente boca de salida calefaccin y aire acondicionado central ENERSA. (34)



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3.3 TERCERA ETAPA

En esta etapa se elaboro un software para la PC en LabVIEW. Este es capaz de leer informacin del puerto USB al que se encuentra conectada la placa adquisidora, eh informar los valores instantneos de temperatura y humedad en los indicadores analgicos-digitales correspondientes.

El programa consiste primeramente en abrir y configurar el puerto USB acorde al dispositivo conectado a este, generar un archivo de texto con la fecha y la hora a la que se realizara las calibraciones de medidores e inicializar los valores de los elementos del programa. Una vez que el software esta ejecutndose lee los valores de temperatura y humedad instantneos y espera a que el usuario configure la cantidad de muestras por minuto, frecuencia a la que se guardaran los datos medidos y que tambin sete el rango de temperatura que deber haber para llevarse a cabo con xito el ensayo de los medidores.

Una vez que las configuraciones son realizadas el software se encargara de leer los datos de la placa adquisidora, y compararlos con el rango de temperatura seteada. En el caso que la temperatura medida sea mayor o menor al rango de temperatura establecido, indicara con un cartel de error hasta que la temperatura se vuelva al rango prefijado. En el caso de que la temperatura se mantenga fuera del rango previamente seteado, podr establecerse nuevamente un rango de temperatura acorde al nuevo valor para poder seguir realizando las calibraciones de los instrumentos. Cada vez que se produzca un error deber abortarse el ensayo por eso el software indica mediante un sonido de error y un mensaje que se produce el mismo. El error producido es guardado en el archivo de texto con la hora a la que se produjo el mismo.

Se puede encontrar tambin en el panel frontal un indicador que muestra la conexin del dispositivo a la PC, indicando este el momento en el que se produce la transferencia de datos del mismo a la PC. El software esta dividido en varias etapas internamente, donde cada una se encarga de llevar a cabo una funcin correspondiente, ya sea de medida, seteo de datos, configuracin de los botones, etc.

A continuacin se explican las etapas por pasos.



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3.3.1 Configuracin de puerto serie

En esta etapa del software el mismo se encarga de abrir el puerto serie y configurarlo acorde al dispositivo conectado, para que este pueda llevar a cabo una conexin exitosa y que la transferencia de datos entre dispositivo y PC sea segura y confiable.

Debido a las configuraciones de transmisin elegidas en el dispositivo, el software se encarga de abrir el puerto COM3 y establecer la comunicacin a una tasa de transmisin de 8 bits, sin paridad, con un bit de stop, una velocidad de transmisin de 9600 baudios. En el caso de que se produzca una falla en la lectura del puerto, el software informara de este error impidiendo que el mismo se ejecute.

Figura 35: Configuracin del puerto serie software LABVIEW. (35)



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3.3.2 Generacin archivo de texto

Etapa donde se genera el nombre en el cual se graba el archivo de texto, en esta parte primeramente se toma los datos de la fecha y se le hace un tratamiento de cadena de caracteres para asignar la fecha y la hora al archivo generado. Se indica que cada vez que se ejecuta el programa deber generarse un archivo nuevo, con la hora y fecha correspondiente, este archivo solo ser de escritura.

Figura 36: Generacin archivo de texto software LABVIEW. (36)

En esta etapa del software se genera el tratamiento de la cadena de caracteres para que sea posible guardar los datos tomados con fecha, hora, temperatura y humedad en el archivo de texto previamente generado.

Figura 37: Tratamiento cadena de caracteres software LABVIEW. (37)



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En esta etapa, se ordena la cadena de caracteres previamente creada, junto con la fecha, la hora y los datos de temperatura y humedad medidos.

Figura 38: Cadena de caracteres a grabar en archivo de texto software LABVIEW. (38)



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3.3.3 Diagrama de conexin del software completo

En esta etapa puede verse todo el programa realizado, con todas las conexiones y los bucles correspondientes a las instancias de decisin. Cada uno de estos bucles puede verse en la parte inferior en donde encontramos representada la otra condicin de la sentencia.

Figura 39: Diagrama de conexin completo software LABVIEW. (39)



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Figura 40: Conexin Verdadera de la sentencias software LABVIEW. (40)

Figura 41: Conexin Verdadera de la sentencias software LABVIEW. (41)



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3.4 CUARTA ETAPA

3.4.1 SISTEMA COMPLETO

En esta etapa mostraremos el sistema final, el cual consta del software para la PC y las dos placas realizadas La placa para el maestro y la placa del esclavo.

Figura 42: Pantalla de explotacin software final. (42)

En esta pantalla de configuracin se puede ver que el operario puede configurar el nmero de muestras a guardar por minuto y el rango de temperatura en el cual la calibracin se puede llevar a cabo en caso de salir de este rango el ensayo se debe abortar.

Figura 43: Pantalla de configuracin software final. (43)



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En esta imagen podemos observar que en el caso de que la temperatura salga del rango configurado el software realizado nos indica el error con la siguiente pantalla.

Figura 44: Pantalla de error software final. (44)

Figura 45: Base de datos generada software final. (45)



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Figura 46: Imagen placa dispositivo maestro. (46)

Figura 47: Imagen placa dispositivo esclavo. (47)



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3.4.2 PRESUPUESTO

COSTO DE MATERIALES

Modulo Maestro

Cristal $ 3,00 Conector USB $ 4,00 Placa $ 10,00 Impresin $ 5,50 Resistencias $ 0,50 Microcontrolador Pic 18F2550 $ 33,00 Integrado HT12E $ 5,00 Cable USB $ 20,00 Conectores varios $ 10,00 Caja portadora $ 15,00 Capacitares $ 2,00 Led indicador $ 1,00 Receptor RF $ 35,00 Total $ 144

Figura 48: Tabla de costo materiales dispositivo maestro. (47)

Modulo Esclavo

Sensor HT-71 $ 330,00 Placa $ 10,00 Impresin $ 5,50 Resistencias $ 0,50 Microcontrolador Pic 16F628A $ 25,00 Integrado HT12D $ 5,00 Conectores varios $ 10,00 Caja portadora $ 5,00 Transmisor RF $ 25,00 Led indicador $ 1,00 Fuente de alimentacin $ 20,00 Total $ 437,00

Figura 49: Tabla de costo materiales dispositivo esclavo. (48)



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COSTO DE DISEO

Horas de diseo $ 1.200,00 Materiales $ 581,00 Costo de programacin $ 1.500,00 Total $ 3.281,00

Ya se tiene en cuenta la ganancia en este precio final.

Total $ 3.281,00

Figura 50: Tabla de presupuesto final. (49)



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4 NDICE DE IMGENES

Figura 1: Tabla resumen norma IRAM 301. ... 2 Figura 2: Grafica sensor SHT71 de SENSIRION... 4 Figura 3: Diagrama en bloques sensor SHT71 de SENSIRION. 4 Figura 4: Diagrama en bloques de circuito de aplicacin de sensor SHT 71.......... 5 Figura 5: Secuencia inicio de transmisin de sensor SHT 71............. 9 Figura 6: Lista de comandos de transmisin de sensor SHT 71. ... 9 Figura 7: Escritura de registro de estado. .. 9 Figura 8: Lectura de registro de estado ...................................... 11 Figura 9: Tabla de bits de registro de estado .... 11 Figura 10: Tabla de Caractersticas elctricas. ..12 Figura 11: Diagrama de temporizacin.15 Figura 12: Grafica Microcontrolador PIC16F628. ..15 Figura 13: Grafica Microcontrolador PIC18F2550.................................. 16 Figura 14: Grafica transmisor TWS480....16 Figura 15: Descripcin de pines transmisor TWS480. ..... 16 Figura 16: Grafica receptor RWS480... .. 17 Figura 17: Descripcin de pines receptor RWS 418.. 17 Figura 18: Asignacin de pines codificador HT12E. ... 17 Figura 19: Tabla de pines codificador HT12E.... 17 Figura 20: Asignacin de pines decodificador HT12D. 17 Figura 21: Tabla de pines decodificador HT12D... 18 Figura 22: Diagrama de bloques dispositivo esclavo. .. 18 Figura 23: Diagrama de bloques dispositivo maestro.... 18 Figura 24: Diagrama de dispositivos esclavos con maestro.. 18 Figura 25: Vista esquemtico dispositivo maestro... 19 Figura 26: Vista esquemtico dispositivo esclavo.. 19 Figura 27: Vista de componentes dispositivo maestro . 19 Figura 28: Vista de PCB dispositivo maestro...... 20 Figura 29: Vista de componentes dispositivo esclavo... 20 Figura 30: Vista de PCB dispositivo esclavo... 20 Figura 31: Vista en 3D dispositivo maestro....23 Figura 32: Vista en 3D dispositivo esclavo.....23 Figura 33: Vista de frente banco de calibracin ENERSA....23 Figura 34: Vista de frente boca de salida calefaccin y aire acondicionado central ENERSA...24 Figura 35: Configuracin del puerto serie software LABVIEW............24 Figura 36: Generacin archivo de texto software LABVIEW....24 Figura 37: Tratamiento cadena de caracteres software LABVIEW.....24 Figura 38: Cadena de caracteres a grabar en archivo de texto software LABVIEW....24 Figura 39: Diagrama de conexin completo software LABVIEW........24 Figura 40: Conexin Verdadera de la sentencias software LABVIEW.......24 Figura 41: Conexin Verdadera de la sentencias software LABVIEW.......24 Figura 42: Pantalla de explotacin software final. ....24 Figura 43: Pantalla de configuracin software final......24 Figura 44: Pantalla de error software final. ............................................24 Figura 45: Base de datos generada software final...25 Figura 46: Imagen placa dispositivo maestro.24 Figura 47: Imagen placa dispositivo esclavo. ....24 Figura 48: Tabla de costo materiales dispositivo maestro. .....24 Figura 49: Tabla de costo materiales dispositivo esclavo. ..24 Figura 50: Tabla de presupuesto final. ...24

INDICE



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1 DESCRIPCIN DEL PROBLEMA ___________________________________ 2 2 DESCRIPCIN DE ETAPAS A REALIZAR____________________________ 3

2.1 Primera Etapa _______________________________________________________ 3 2.2 Segunda Etapa_______________________________________________________ 3 2.3 Tercera Etapa _______________________________________________________ 3 2.4 Cuarta Etapa ________________________________________________________ 4

3 DESARROLLO DE ETAPAS PROGRAMADAS ________________________ 5 3.1 PRIMERA ETAPA___________________________________________________ 5

3.1.1 IRAM 301/ ISO/IEC______________________________________________________5 3.1.1.1 Requisito A Cumplir Para Que El Laboratorio Demuestre Su Competencia Tcnica 7

3.1.2 IRAM 2413 _____________________________________________________________8 3.1.2.1 Requisito A Cumplir Para Los Ensayos De Tipo Y Lote __________________8

3.1.3 Variables De Inters ______________________________________________________9

3.2 SEGUNDA ETAPA _________________________________________________ 10 3.2.1 Descripcin De Componentes A Utilizar _____________________________________10

3.2.1.1 Sensado De Humedad Y Temperatura _______________________________10 3.2.1.1.1 Especificaciones De La Interfaz __________________________________11 3.2.1.1.2 Pines De Alimentacin __________________________________________12 3.2.1.1.3 Interfaz Serie (Bidireccional De 2 Hilos) ___________________________12

Entrada de reloj serie (SCK) _____________________________________________12 3.2.1.1.4 Medicin de la secuencia (HR y T)________________________________13

3.2.1.2 Microcontrolador En Transmisor_____________________________________17 3.2.1.3 Microcontrolador En Receptor_______________________________________17

3.2.2 Eleccin de Mdulos de Radiofrecuencia (RF) _________________________________18 3.2.2.1 Transmisor TWS 418______________________________________________18 3.2.2.2 Receptor RWS 418 _______________________________________________19 3.2.2.3 Codificador HT12E ________________________________________________20 3.2.2.4 Decodificador HT12D ______________________________________________21

3.2.3 Dispositivos esclavos_____________________________________________________22 3.2.4 Dispositivo maestro ______________________________________________________23 3.2.5 Montaje de dispositivos maestro y esclavos. ___________________________________25

3.2.5.1 Circuitos Esquemticos ____________________________________________25 3.2.5.2 Circuitos Impresos (PCB)___________________________________________27 3.2.5.3 Vista En 3 Dimensiones del Diseo de las Placas______________________29

3.2.6 Cantidad De Dispositivos Esclavos __________________________________________30

3.3 TERCERA ETAPA _________________________________________________ 32 3.3.1 Configuracin de puerto serie ______________________________________________33 3.3.2 Generacin archivo de texto _______________________________________________34 3.3.3 Diagrama de conexin del software completo__________________________________36

3.4 CUARTA ETAPA __________________________________________________ 38 3.4.1 SISTEMA COMPLETO __________________________________________________38 3.4.2 PRESUPUESTO ________________________________________________________41

4 NDICE DE IMGENES___________________________________________ 43

Informe Profecto Final

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