Instrumentacin y sensores

Instrumentacin y sensoresProyecto IIEnvo de datos de un sensor de Temperatura LM35 a travs de un pic a PC y Labview.

INTEGRANTES Cindy BezNoem OnofaPatricio Prez

Agosto 2013 enero 2014

ContenidoTEMA2Envo de datos de un sensor de Temperatura LM35 a travs de un pic a PC y Labview.2RESUMEN.2OBJETIVOS2GENERAL2ESPECFICOS2MARCO TEORICO3LM353CONVERSOR SEAL ANALOGA A DIGITAL.3LABVIEW (Virtual Instrument Engineering Workbench)4COMUNICACIN SERIAL MICROCONTROLADOR-PIC5COMUNICACIN SERIAL LABVIEW (NI VISA)5MATERIALES UTILIZADOS6DESARROLLO DEL PROYECTO6DIAGRAMA DE BLOQUES6CDIGO CONVERSOR ADC7PROGRAMACION EL LABVIEW8DIAGRAMA DE BLOQUES LABVIEW9CIRCUITO EN PROTEUS9CIRCUITO EN PCB10PRUEBA FINAL DEL PROYECTO (Labview)11DISCUSIN12CONCLUSIONES12RECOMENDACIONES12BIBLIOGRAFA13

TEMAEnvo de datos de un sensor de Temperatura LM35 a travs de un pic a PC y Labview.RESUMEN.

El presente informe muestra cmo se puede realizar comunicacin serial entre un microcontrolador y una PC, mediante el puerto serie para manejar datos obtenidos desde el ambiente y procesarlos digitalmente. Para este proyecto se utiliza informacin proporcionada por un sensor de temperatura como es el LM35, la cual ser recibida en un microcontrolador en el puerto AN0 para realizar una conversin anloga digital que ser enviada hacia el puerto serial de una computadora por medio de un mdulo USB, hasta el software Labview, el cual recibe esta seal desde el puerto serial para realizar validaciones de rangos de temperaturas, es decir en casos que exceda un valor establecido (la lectura sea muy caliente), o en el caso que se encuentre por un valor muy por debajo de lo establecido (se enfri) permitiendo tener una seal de alarma sea visual que nos proporcione conocimiento sobre la temperatura del sensor LM35, siendo esto til en empresas en las cuales se desea monitorear la temperatura de ciertos lugares mediante un software. OBJETIVOSGENERAL

Implementar el hardware y software para el manejo de una seal anloga como temperatura recibida desde el ambiente hasta el puerto serie de Labview.ESPECFICOS

Probar el funcionamiento de la comunicacin serial entre el Pic y la PC, mediante un mdulo USB. Realizar conversin anloga digital en un microcontrolador. Manejar estructuras de control en Labview. Realizar la implementacin del proyecto en un circuito impreso.

MARCO TEORICO

LM35

ElLM35es un sensor de temperatura con una precisin calibrada de 1C. Su rango de medicin abarca desde -55C hasta 150C. La salida es lineal y cada grado centgrado equivale a 10mVCaractersticas: Est calibrado directamente en grados Celsius. La tensin de salida es proporcional a la temperatura. Tiene una precisin garantizada de 0.5C a 25C. Opera entre 4 y 30 voltios de alimentacin. Baja impedancia de salida. Baja corriente de alimentacin (60uA). Bajo costo.

Ilustracin 1. Diagrama de Pines LM35

El LM35 no requiere de circuitos adicionales para calibrarlo externamente. La baja impedancia de salida, su salida lineal y su precisa calibracin hace posible que est integrado sea instalado fcilmente en un circuito de control. Debido a su baja corriente de alimentacin se produce un efecto de auto calentamiento muy reducido. Se encuentra en diferentes tipos de encapsulado, el ms comn es el TO-92, utilizada por transistores de baja potencia.

CONVERSOR SEAL ANALOGA A DIGITAL.

Consiste en la conversin deseales analgicasenseales digitales, con el propsito de facilitar suprocesamiento comocodificacin,compresin, etc. y hacer la seal resultante de forma digital inmune alruidoy otrasinterferenciasa las que son ms sensibles las seales analgicas.

Ilustracin 2. Diagrama de bloques ADC

LABVIEW (Virtual Instrument Engineering Workbench)

Ilustracin 3. Logo LabviewEs una plataforma de sistema de diseo y entorno de desarrollo para unlenguaje de programacin visualdeNational Instruments.LabVIEW vincula la creacin de interfaces de usuario llamados paneles frontales en el ciclo de desarrollo.Programas de LabVIEW subrutinas se llaman instrumentos virtuales (VIs).Cada VI tiene tres componentes: un diagrama de bloques, un panel frontal y un panel de conectores.El ltimo se utiliza para representar el VI en los diagramas de bloques de otra, llamando VIs.El panel frontal est construido usando los controles e indicadores. Los controles son insumos - que permiten a un usuario para suministrar informacin a la VI.Los indicadores son salidas - indican, o en la pantalla, los resultados basados en los insumos dados a la VI.El panel posterior, que es un diagrama de bloques, contiene el cdigo fuente grfica.Todos los objetos situados en el panel frontal aparecer en el panel trasero como terminales.El panel trasero contiene tambin las estructuras y funciones que realizan operaciones sobre los controles y datos de la oferta a los indicadores.

Ilustracin 4. Interfaz de LabviewLas estructuras y funciones se encuentran en la paleta de funciones y se pueden colocar en el panel posterior.Colectivamente controles, los indicadores, las estructuras y funciones, se conocen como nodos.Los nodos estn conectados entre s mediante cables - por ejemplo, dos controles y un indicador se puede conectar a la funcin de suma de manera que el indicador muestra la suma de los dos controles.Por lo tanto un instrumento virtual tambin se puede ejecutar como un programa, con el panel frontal que sirve como interfaz de usuario, o bien, cuando se deja caer como un nodo en el diagrama de bloques, el panel frontal se definen las entradas y salidas para el nodo dado a travs del panel de conectores.Esto implica cada VI puede ser fcilmente probado antes de ser incorporado como una subrutina en un programa ms grande.COMUNICACIN SERIAL MICROCONTROLADOR-PIC

Una caracterstica importante en todo microcontrolador es la capacidad de poder comunicarse con otros componentes como memorias, convertidores, RTC, etc, o con otros dispositivos como computadora personal, u otros microcontroladores.

En este proyecto hemos usado para la comunicacin serial, un mdulo USB que permite enviar datos desde el pic y que la PC los reciba.

Ilustracin 5. Mdulo USBEl microcontrolador utilizado es el 16f877A el cual tiene una salida de datos especial para transmisin, que es el pin 25.COMUNICACIN SERIAL LABVIEW (NI VISA)

Ilustracin 6. Software NI VISA

La comunicacin serial con Labview, necesita de un programa llamado NI VISA, para que los datos sean procesados por Labview.El Instrumento de Arquitectura de Software Virtual (VISA) es un estndar para la configuracin, sistemas de programacin y resolucin de problemas de instrumentacin que comprenden GPIB, VXI, PXI, Serial, Ethernet o interfaces USB.VISA ofrece la interfaz de programacin entre los entornos de hardware y de desarrollo, como LabVIEW, LabWindows / CVI y Measurement Studio para Microsoft Visual Studio.NI-VISA es la implementacin de National Instruments de la norma VISA E / S.NI-VISA incluye bibliotecas de software, servicios interactivos, tales como NI de E / S de seguimiento y el Control Interactivo VISA y programas de configuracin a travs de Measurement & Automation Explorer para todas sus necesidades de desarrollo.NI-VISA es de serie en toda la lnea de productos de National Instruments.Con NI-VISA, usted puede estar seguro de que su desarrollo de software no va a llegar a ser obsoletos como sus necesidades de hardware de interfaz de instrumentacin evolucionar en el futuro.MATERIALES UTILIZADOS

LM35 Resistencias PIC 16F877A Cristal XT Capacitores Software Labview Software NI VISADESARROLLO DEL PROYECTODIAGRAMA DE BLOQUES

Ilustracin 7. Diagrama de bloques

La salida del LM35, es la correspondiente entrada al microcontrolador ANO, para la posterior conversin anloga digital.

Ilustracin 8. Ingreso de datos desde el sensor.

CDIGO CONVERSOR ADC

Ilustracin 9. PIN 25 transmisin de datosEl siguiente cdigo esta realizado en MICRO BASIC PRO.include "MODEDEFS.BAS" DEFINE CHAR_PACING 1000 Define ADC_BITS 10 ' Set number of bits in result Define ADC_CLOCK 3 ' Set clock source (3=rc) Define ADC_SAMPLEUS 50 ' Set sampling time in uS adval var word ' Create adval to store result num var word TRISA = %11111111 ' Set PORTA to all inputADCON1 =%10000010 ' Set PORTA analog and right justify result TRISB=$00 TRISC = %00000000 PORTA=0 PORTB=0 INICIO: ADCIN 0,ADVAL ADVAL=(ADVAL/2)-1 SEROUT PORTC.6,T9600,[#adval] IF adval>50 then High PORTC.0 ELSE LOW PORTC.0 ENDIF PAUSE 1000 GOTO INICIOPROGRAMACION EL LABVIEWLa comunicacin serial, tiene ciertas caractersticas como la paridad, velocidad de transmisin y bits de parada, es por tal motivo que se especifica esos parmetros en nuestro programa.

Ilustracin 10. Interfaz Labview proyecto 2DIAGRAMA DE BLOQUES LABVIEW

Ilustracin 11. Diagrama de bloques Labview.

CIRCUITO EN PROTEUS

Ilustracin 12. Proyecto 2, envo de datos serial en PROTEUS.CIRCUITO EN PCB

Ilustracin 13. Diseo circuito impreso

Ilustracin 14. Vista en 3D

PRUEBA FINAL DEL PROYECTO (Labview)

En esta parte del informe mencionaremos como deben estar llenos los parametro que se han establecido en Labview, parametros como la velocidad de transmision, en donde elegir el puerto seriel (COM) entre otras.La parte del hardware esta enviando datos por medio de comunicacin serial, la cual es recibida por Labview.Hemos hecho que el LM35 reciba un a temperatura elevada de 63 grados, por medio de una plancha, con lo que se aprecia la recepcion en el software e indica que la temperatura se ha elevado por encima del limite establecido que es 60 grados, una vez que la temperatura excede, se enciende un led en la pantalla y a su ves se muestra la grafica de los limites excedidos y el valor de la temperatura recibida.

Ilustracin 15. Recepcin de datos a 63 grados centgrados.DISCUSIN

El sensor LM35 est diseado para medir temperatura del ambiente, la salida de este circuito integrado se presenta como una seal anloga, cuando se maneja seales anlogas tenemos presencia de otras seales como el ruido por lo que para nuestro proyecto usaremos un conversor de seales ADC mediante un PIC, se valida dentro de la programacin del microcontrolador la resolucin de la seal, sabiendo que el LM35 nos da un valor de 10mV por cada grado centgrado que reciba de temperatura.Las pruebas para la comunicacin serial, deben realizarse de forma que el puerto de la PC sea reconocido por labview para la comunicacin del exterior con la computadora, para esta transmisin de datos se puede usar varias formas, como el integrado MAX232 que permite la comunicacin serial, haciendo pruebas en proto con este dispositivo la recepcin de datos no es tan buena como lo es usando el modulo USB mencionado en el marco terico.Hemos tenido mejores resultados en transmisin de datos con el modulo USB, por lo que se opt por no hacer uso del MAX232. CONCLUSIONES El pic16f877a permite la realizacin del hardware de una manera simple, ya que solo debemos tienen presente cuales son los pines que permiten el ingreso de datos y por donde obtendremos la transmisin de informacin. Comunicacin serial entre el microcontrolador y la PC a travs de un cable USB se hace en cdigo ascci y 9600 bits por segundo se realiza el envo de datos. En la conversin anloga a digital, se usa la resolucin de la seal, que es un el valor analgico dividido en varios niveles de voltaje para dar luego a cada nivel un valor en binario. Labview maneja instrumentos digitales, que funcionan igual que un simulador, se ocupa instrucciones de control para manejar los procesos.RECOMENDACIONES Labview necesita NI VISA, por lo que debe ser instalado, as reconocer el puerto serie. Hacer pruebas de conexin serial. Usar modulo USB y no integrado MAX232. Especificar los rangos de la grfica en labview. Reconocer los puertos COM, previamente antes de correr el software. Establecer el valor de bite count como 2.

BIBLIOGRAFA

[1]. Termocupla.Disponible en : http://html.rincondelvago.com/termocuplas.html[2]. LM35Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/LM35[3]. Labview. WikipediaDisponible en: http://en.wikipedia.org/wiki/File:WikipediaFPandBD.png[4]. Conversor anlogo digital.Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Conversor_de_se%C3%B1al_anal%C3%B3gica_a_digital[5]. Conversor anlogo digital ADCDisponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Conversi%C3%B3n_anal%C3%B3gica-digital[6]. Max232Disponible en: http://en.wikipedia.org/wiki/MAX232[7]. Adquisicin de temperatura con el LM35 y Labview.Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=7YVfGq37s6M[8]. Labview puerto serie y proteus.Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=RZe3m8zkSl4[9]. De National Instruments VISADisponible en: http://www.ni.com/visa/[10]. Comunicacin serial.Disponible en: http://www.tervenet.com/itmaz/micros2/PIC32_11_UART.pdf