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UNIVERSIDAD DE LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
SISTEMA DE SUPERVISIÓN REMOTO DE LAS VARIABLESELÉCTRICAS DEL LABORATORIO DE LA ESCUELA DE
INGENIERÍA ELÉCTRICA DE LA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
Br. Julio Carpio
Mérida, Octubre 2009
ii
UNIVERSIDAD DE LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
SISTEMA DE SUPERVISIÓN REMOTO DE LASVARIABLES ELÉCTRICAS DEL
LABORATORIO DE LA ESCUELA DEINGENIERÍA ELÉCTRICA DE LA
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
Trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero
Electricista
Br. Julio Carpio
Tutor: Prof. Jesús Calderón
Mérida, Octubre 2009
iii
UNIVERSIDAD DE LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
SISTEMA DE SUPERVISIÓN REMOTO DE LAS VARIABLES ELÉCTRICAS DEL
LABORATORIO DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DE LA
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
Br. Julio Carpio
Trabajo de Grado, presentado en cumplimiento parcial de los requisitos exigidos para optar al
título de Ingeniero Electricista, aprobado en nombre de la Universidad de Los Andes por el
siguiente jurado.
Prof. Leonardo Zambrano Prof. Francisco Viloria
C.I. 8.020.142 C.I. 9.164.539
Prof. Jesús Calderón
C.I. 8.030.137
4
Br. Julio Carpio. Sistema de Supervisón Remoto de las Variables Eléctricas delLaboratorio de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Los Andes.Universidad de los Andes. Tutor: Prof. Jesús Calderón. Octubre 2009.
RESUMEN
En la actualidad se están presentando problemas significativos en cuanto a lacontinuidad de la energía eléctrica entregada por la red de CADAFE, esto trae comoconsecuencias el deterioro de equipos eléctricos y electrónicos como los utilizados en elLaboratorio de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de los Andesalimentados por dicha red, el propósito de este estudio es realizar el monitoreo a distanciade las variables eléctricas del laboratorio para que de esta manera el personal encargadopueda tomar las medidas pertinentes y así poder evitar el deterioro de los equipos.
El trabajo del autor consiste en la realización de un sistema capaz de captar lasseñales de voltaje y corriente, acondicionar dichas señales para facilitar el manejo ymanipulación de las variables eléctricas contenidas en estás señales, diseñar, desarrollar yllevar a cabo la implementación de estos circuitos eléctricos, además realizar las interfacesnecesarias para mostrar y registrar los resultados en un ambiente amigable con capacidadde supervisón remota.
Descriptores: ondas senoidales, transductores, acondicionamiento de señales,multiplicación de ondas en el tiempo, lenguajes de programación, microcontrolador,protocolos de comunicación, interfaz gráfica.
ÍNDICE GENERAL
APROBACIÓN iiRESUMEN iiiINTRODUCCIÓN 1Capítulo pp
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 21.1. Justificación 21.2. Planteamiento del problema 21.3. Objetivos generales y específicos 3
1.3.1. Objetivo general 31.3.2. Objetivos específicos 3
2. MARCO TEÓRICO Y DEFINICIONES 42.1. Conceptos generales 4
2.1.1. Sistemas de medidas 42.1.2. Transductores 42.1.3. Sensores 52.1.4. Acondicionamiento y presentación 52.1.5. Interfaces 52.1.6. Onda senoidal 52.1.7. Voltaje alterno 62.1.8. Corriente alterna 62.1.9. Transformador de tensión 72.1.10. El trasformador de intensidad o corriente 72.1.11. Divisor de tensión 82.1.12. Amplificador operacional 82.1.13. Multiplicación de oscilaciones senoidales de la misma frecuencia 82.1.14. Potencia activa 92.1.15. Potencia reactiva 102.1.16. Potencia aparente 102.1.17. Factor de potencia 112.1.18. Circuito trifásico balanceado 11
2.2. Interfaz de comunicación rs-232 122.2.1. Construcción física 132.2.2. Características eléctricas del circuito 14
2.3. Microcontrolador 162.4. Protocolo de comunicación modbus 16
2.4.1. Estructura de la red 162.4.2. Protocolo 172.4.3.Descripción de las funciones del protocolo 192.2.4.Nivel de aplicación 26
2.5. Software de aplicación labView 27
2.5.1. Panel frontal 272.5.2. Diagrama de bloques 27
3. DESCRIPCIÓN DE CIRCUITOS ACONDICIONADORES DE SEÑAL YPROGRAMACIÓN 283.1. Captación de las señales de tensión 293.2. Captación de las señales de corriente 323.3. Obtención de la potencia activa por fase 353.4. Programación del microcontrolador 40
3.4.1. Programación para la obtención del voltaje pico 443.4.2. Programación para la obtención de la corriente pico 463.4.3. Programación para determinar el adelanto o atraso entre la corriente
y la tensión 483.4.4. Programación para adquirir el valor de potencia activa 513.4.5. Programación para el envío de datos 533.4.6. Fuente de alimentación 57
4. INTERFAZ GRÁFICA 594.1. Funciones y vis de la paleta de funciones (diagrama de bloques) 594.2. Configuración del puerto serial 664.3. Clave de acceso para los umbrales de las alarmas 684.4. Adquisición de los datos 704.5. Configuración para los voltajes 714.6. Configuración para las corrientes 794.7. Configuración para las potencias y factores de potencia 824.8. Configuración para la adquisición de datos en el archivo contenedor del
Historial 874.9. Configuración para el cálculo del balance en las fases del laboratorio 894.10. Publicación del panel frontal 92CONCLUSIONES 94RECOMENDACIONES 96REFERENCIAS 97
LISTA DE FIGURAS
Figura pp2.1. Corriente alterna senoidal. 62.2. Valor eficaz de una magnitud senoidal. 72.3. Multiplicación de dos ondas senoidales de la misma frecuencia para el ejemplo
del cálculo de potencia. 92.4. Triangulo de potencias. 112.5. Características eléctricas del sistema. 122.6. Cálculo del crc codificación rtu. 203.1.diagrama de bloques general del proceso de supervisión.3.2. Diagrama de flujo del manejo de variables para la realización del
monitoreo de estas en el laboratorio. 293.3. Diagrama de flujo de la captación y acondicionamiento de las
señales de tensión. 293.4. Transformador de tensión miyako LP-421. 303.5. Divisor de tensión. 303.6. Sumador de offset para señales reducidas de tensión. 313.7. Diseño del acondicionador de señales de tensón. 313.8. Diagrama de flujo de la captación y acondicionamiento de las
señales de corriente. 323.9. Curva de reacción de las pinzas amperimétricas utilizadas
para la captación de las corrientes en cada una de las fases. 333.10. Amplificador de la señal saliente de la pinza amperimétrica. 343.11. Sumador de offset para señales amplificadas de corriente. 343.12. Diseño del acondicionador de señales de corriente. 353.13. Diagrama de flujo de la obtención y acondicionamiento de la
potencia activa por fase. 363.14. Circuito para la obtención de potencia activa. 313.15. Equivalentes a los valores máximos de tensión (canal a) y corriente (canal b),
entrantes al circuito multiplicador. 373.16. Onda resultante a la multiplicación (canal a) y promedio de la onda multiplicada
(canal b), equivalente a la máxima potencia activa consumida por el laboratorio. 373.17. Circuito amplificador de la potencia activa. 383.18. Diseño del acondicionador de señales de potencia activa. 393.19. Diagrama de circuito impreso de la tarjeta acondicionadora de señales de potencia
activa cara de componentes. 403.20. Diagrama de circuito impreso de la tarjeta acondicionadora de señales de potencia
activa, cara de pistas y componentes de montaje superficial, visto desde arribade la tarjeta. 40
3.21. Diagrama de flujo del esquema general para la programación delmicrocontrolador. 41
3.22. Configuración de las entradas analógicas y salidas digitales delmicrocontrolador a utilizar. 42
3.23. Configuración del wizard para la programación del microcontrolador. 423.24. Inicialización del proyecto entregada por el wizard. 433.25. Comando utilizado para la transmisión de datos. 443.26. Diagrama de flujo de la programación para la obtención de la tensión pico. 443.27. Programación para la obtención de la tensión pico en la fase 1. 453.28. Diagrama de flujo de la programación para la obtención de la corriente pico. 463.29. Programación para la obtención de la corriente pico en la fase 1. 473.30. Diagrama de flujo de la programación para determinar el desfasaje
entre la corriente y la tensión. 483.31. Programación para determinar el desfasaje entre corriente y la
tensión en la fase 1. 493.32. Diagrama de flujo de la programación para adquirir el valor de potencia
activa en la primera fase. 513.33. Programación para adquirir el valor de potencia activa en la primera fase. 523.34. Programación para enviar los datos al computador. 533.35. Diseño del acondicionador del microcontrolador. 543.36. Diagrama de circuito impreso de la tarjeta acondicionadora de señales de
tensión, señales de corriente y microcontrolador, cara de componentes. 553.37. Diagrama de circuito imprso de la tarjeta acondicionadora de señales de
tensión, señales de corriente y microcontrolador, cara de pistas y componentesde montaje superficial, visto desde arriba de la tarjeta. 56
3.38. Diseño de la fuente de tensión alimentadora de las tarjetas deAdquisición de datos. 57
3.39. Diagrama de circuito impreso de la fuente de tensión alimentadora delas tarjetas de adquisición de datos, (a) cara de componentes, (b) cara depistas y componentes de montaje superficial, visto desde arriba de la tarjeta. 57
4.1. Diagrama de bloques de la configuración del puerto serial e iniciodel programa. 67
4.2. Diagrama de bloques de la clave de acceso para los umbrales de lasalarmas. 69
4.3. Panel frontal de la clave de acceso para los umbrales de las alarmas. 704.4. Diagrama de bloques de la adquisición de datos. 704.5. Diagrama de bloques de la configuración para los voltajes. 724.6. Diagrama de bloques para el envío de correo electrónico cuando el
voltaje en la primera fase supere el umbral permitido. 744.7. Diagrama de bloques para el envío de correo electrónico cuando el
voltaje en la primera fase no alcance el umbral permitido. 754.8. Diagrama de bloques para el envío del valor de voltaje pico en la
primera fase hacia el archivo contenedor del historial y la generaciónde alarmas visuales en el panel frontal. 76
4.9. Panel frontal de la alarma referente al voltaje en la primera fase. 784.10. Panel frontal de la alarma referente a cualquier eventualidad. 784.11. Diagrama de bloques de la configuración para las corrientes. 794.12. Diagrama de bloques para el envío de correo electrónico cuando
la corriente en la primera fase supere el umbral permitido. 804.13. Diagrama de bloques para el envío del valor de corriente pico en la
primera fase hacia el archivo contenedor del historial y la generación
de alarmas visuales en el panel frontal. 814.14. Diagrama de bloques de la configuración para las potencias y factores
de potencias. 834.15. Panel frontal de la visualización del factor de potencia en adelanto. 844.16. Panel frontal de la visualización del factor de potencia en atraso. 854.17. Diagrama de bloques para el envío de los valores de potencias y factor de potencia
de la primera fase hacia el archivo contenedor del historial y a la comprobación debalances entre las fases del laboratorio. 85
4.18. Diagrama de bloques para la adquisición de datos en el archivocontenedor del historial. 88
4.19. Diagrama de bloques para el cálculo del balance en las fases dellaboratorio y finalización del programa. 90
4.20. Panel frontal de la visualización del balance de potencias de laprimera fases con las demás. 92
4.21. Panel frontal principal y selección de las herramientas utilizadas para la publicacióndel mismo. 93
4.22. Plantilla a llenar para la publicación del panel frontal. 93
LISTA DE TABLAS
Tabla pp2.1. Función de los pines. 132.2. Comparación entre el DB-9 y el DB-25. 142.3. Codificación ASCII de la trama genérica del mensaje según el código empleado. 182.4. Codificación RTU de la trama genérica del mensaje según el código empleado. 182.5. Funciones básicas y códigos de operación. 192.6. Trama genérica de las subfunciones de control de esclavos (cód. función 00H) 212.7. Subfunciones correspondientes a la función =00H. 212.8. Petición del maestro PPP = Dirección de la palabra (hex),
B= Dirección del bit dentro de la palabra 0 a FH. 222.9. Respuesta del esclavo petición y respuesta de la función:
Lectura de bits (01H, 02H) 222.10. Petición del maestro, PPPP = Dirección de la palabra (hex.) 222.11. Respuesta del esclavo, Lectura de palabras (03H, 04H) 222.12. Petición del maestro, PPP = Dirección de la palabra (hex.),
B= Dirección del bit dentro de la palabra 0 a FH. 232.13. Respuesta del esclavo, XXH = 00H para bit = 0 y XXH= FFH para bit = 1 232.14. Petición del maestro. 232.15. Respuesta del esclavo. 232.16. Petición del maestro. 232.17. Respuesta del esclavo. 242.18. Petición del maestro. 242.19. Respuesta del esclavo. 242.20. Petición del contenido y control de los 8 primeros contadores de
diagnóstico de un esclavo 242.21. Petición del maestro. 252.22. Respuesta del esclavo. 252.23. Petición del maestro. 252.24. Respuesta del esclavo. 252.25. Petición del maestro. 252.26. Respuesta del esclavo. 262.27. Respuesta del esclavo. 26
INTRODUCCIÓN
Actualmente la problemática presentada en cuanto a la continuidad de la energía
eléctrica entregada por la red de CADAFE trae como consecuencias el deterioro de equipos
eléctricos y electrónicos alimentados por dicha red, los equipos existentes necesarios para el
desarrollo de las cátedras dictadas en el Laboratorio de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la
Universidad de Los Andes no escapan de estas irregularidades .Al ocurrir fallas es de gran
utilidad tener un conocimiento previo de las características eléctricas que mantienen a los
equipos en funcionamiento, tales como, niveles de tensión, cargas acopladas, factor de
potencia y balance en las líneas entre otros, para que de esta manera el personal encargado del
laboratorio pueda tomar las medidas pertinentes y prever en lo posible las fallas ocurridas en
los equipos; así entonces se propone el diseño de un sistema que permita realizar la
supervisión de estas variables eléctricas de manera local y remota, registre un historial de ellas
y genere alarmas cuando estén fuera del alcance de las consignas asignadas.
El trabajo del autor consistió en analizar los niveles aceptados y permitidos para el
laboratorio y a partir de ahí realizar los estudios necesarios para el diseño y posible
implementación de un sistema de medida confiable que cumpla con los requerimientos ya
mencionados.
El presente trabajo se compone de cuatro capítulos: el primero dedicado al
planteamiento del problema y la justificación del proyecto, estableciendo los objetivos que se
desean alcanzar con el mismo. El segundo capítulo presenta ciertos conceptos y descripciones
de los elementos principales de los sistemas para un mejor entendimiento de su
funcionamiento. En el tercer capítulo se explican los criterios electrónicos utilizados en el
diseño de cada uno de los circuitos necesarios para la realización de la tarjeta de adquisición
de datos, así como la fabricación de cada una de sus etapas y se explican las herramientas de
software utilizadas para la programación del microcontrolador utilizado. El cuarto y último
capítulo dedicado a la explicación detallada de los diagramas de bloques que conforman la
interfaz grafica diseñada para la interacción de los usuarios con el instrumento.
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 JUSTIFICACIÓN
En la actualidad se están presentando problemas significativos en cuanto a la
continuidad de la energía eléctrica entregada por la red de CADAFE; en el Laboratorio de
Circuitos y Medidas y Electrónica de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de
los Andes, el cual alberga entre otros, varios equipos eléctricos y electrónicos, los cuales son
indispensables para la realización de las actividades académicas de las materias pertinentes
dictadas en dicho laboratorio. De aquí surge la necesidad de supervisar las tres fases que
alimentan este laboratorio y así al momento de ocurrir una falla tener conocimiento pleno de
como está la alimentación de dichos equipos (niveles de corriente, niveles de tensión, factor de
potencia, balanceo en las líneas) y en consecuencia poder garantizar un funcionamiento
óptimo. Al tener un registro físico de las cargas acopladas a cada fase se podrá garantizar un
mejor balanceo de las fases al momento de conectar los nuevos equipos.
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Realizar la supervisión a distancia de las variables eléctricas del Laboratorio de la
Escuela de Ingeniería Eléctrica requiere la realización de un circuito capaz de de captar las
señales de voltaje y corriente, acondicionar dichas señales para facilitar el manejo y
manipulación de las variables eléctricas contenidas en estás señales. El trabajo se basa en
diseñar, desarrollar y llevar a cabo la implementación de estos circuitos eléctricos, además
3
realizar las interfaces necesarias para mostrar y registrar los resultados en un ambiente
amigable con capacidad de supervisión remota.
1.3 OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS
1.3.1. Objetivo General
Diseñar e implementar un sistema de supervisión remoto para el Laboratorio de
Circuitos y Medidas y Electrónica de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la
Universidad de los Andes, el cual permita mantener un registro de los niveles de
alimentación eléctrica.
1.3.2. Objetivos Específicos
Diseñar un sistema que informe ocurrencia de una falla en la alimentación del
laboratorio.
Diseñar un sistema que almacene un historial de los valores de voltaje, corriente, factor
de potencia y balance en las fases del laboratorio.
Realizar estudio de los protocolos de comunicación necesarios para las
comunicaciones entre los instrumentos de medición y los microcontroladores, y de
estos últimos con el computador.
Trasmitir la información de los diseños anteriores a través de Internet para realizar el
monitoreo de fallas y niveles a larga distancia.
. Diseñar una interfaz gráfica amigable para la visualización de las variables requeridas
en el computador.
4
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO Y DEFINICIONES
Para una mejor comprensión del funcionamiento de este estudio en cuanto a los
elementos utilizados, leguajes de programación, métodos y criterios utilizados para el diseño,
este capítulo presenta una breve descripción de ciertos conceptos de utilidad, los cuales se
presentan a continuación.
2.1CONCEPTOS GENERALES
2.1.1. Sistemas de Medida
Se denomina sistema a la combinación de dos o más elementos, subconjuntos y partes
necesarias para realizar una o varias funciones. En los sistemas de medida esta función es la
asignación objetiva y empírica de un número a una propiedad o cualidad de un objeto o
evento, de tal forma que la describa. Los objetivos de la medida pueden ser la vigilancia o
seguimiento de procesos, el control de un proceso y también puede ser una necesidad de la
ingeniería experimental.
2.1.2. Transductores
Se denomina transductor, en general, a todo dispositivo que convierte una señal de una
forma física en una señal correspondiente pero de otra forma física distinta. Es por tanto, un
dispositivo que convierte un tipo de energía en otro. Dado que hay seis tipos de señales
(mecánicas, térmicas, magnéticas, eléctricas, ópticas y moleculares o químicas), cualquier
dispositivo que convierta una señal de un tipo en una señal de otro tipo debería considerarse
un transductor, y la señal de salida podría ser cualquier forma física útil.
5
2.1.3. Sensores
Un sensor es un dispositivo que, a partir de la energía del medio donde se mide, da una
señal de salida transducible que es función de la variable medida. Sensor y transductor se
emplean a veces como sinónimos, pero sensor sugiere un significado más extenso: la
ampliación de los sentidos para adquirir un conocimiento de cantidades físicas que, por su
naturaleza o tamaño, no pueden ser percibidas directamente por los sentidos.
2.1.4. Acondicionamiento y Presentación
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 apta para ser presentada o registrada o que simplemente permita un
procesamiento posterior mediante un equipo o instrumento estándar. Consisten normalmente
en circuitos electrónicos que ofrecen, entre otras funciones, las siguientes: amplificación,
filtrado, adaptación de impedancias y modulación o demodulación. La presentación de los
resultados puede ser de forma analógica (óptica, acústica o táctil) o numérica (óptica). El
registro puede ser magnético o sobre papel, e incluso electrónico (memorias eléctricas), y
exige siempre que la información de entrada este en forma eléctrica.
2.1.5. Interfaces
En los sistemas de medida, las funciones de transducción, acondicionamiento,
procesamiento y presentación, no siempre se pueden asociar a elementos físicos distintos.
Además, la separación entre el acondicionamiento y el procesamiento puede ser a veces difícil
de definir. Pero, en general, siempre es necesaria una acción sobre la señal del sensor antes de
su utilización final. Con el término interfaz se designa, en ocasiones, el conjunto de elementos
que modifican las señales, cambiando incluso de dominio de datos, pero sin cambiar su
naturaleza, es decir, permaneciendo siempre en el dominio eléctrico.
2.1.6. Onda senoidal
Es la gráfica de la función matemática del seno de la trigonometría. Consiste en una
frecuencia única con una amplitud constante. y su espectro es un punto único. Teóricamente,
6
una onda senoidal existe un tiempo infinito y nunca cambia. La transformada matemática, que
convierte la forma de la onda del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia se llama la
transformada de Fourier y comprime toda la información en la onda senoidal de un tiempo
infinito en un punto.
2.1.7. Voltaje Alterno
Este tipo de voltaje es el que es generado en las líneas o tomas de corriente, este tipo de
voltaje se le llama alterno porque puede variar y aparte esta oscilando en la parte positiva y
negativa. Regularmente estos voltajes se manejan como funciones senoidales, que pueden
variar en el tiempo.
2.1.8. Corriente Alterna
Es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección periódicamente en un
conductor. Como consecuencia del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en los
extremos de dicho conductor. La variación de la tensión con el tiempo puede tener diferentes
formas: senoidal (la forma fundamental y mas frecuente en casi todas las aplicaciones de
electrotecnia); triangular; cuadrada; trapezoidal y otras.
Figura 2.1. Corriente alterna senoidal. (tomado dehttp://webpages.ull.es/users/ddtorres/Docencia/Intalaciones/Electrifica/Tema%202.htm)
En corriente alterna la tensión eficaz tiene un concepto físico de equivalencia con una
tensión de corriente continua que produjese la misma disipación térmica en la resistencia, que
la que disipa la corriente alterna, matemáticamente se designa como valor eficaz de una
7
magnitud sinusoidal a la raíz cuadrada del valor medio de su cuadrado, y es igual al valor
máximo dividido por raíz cuadrada de 2.
2.1.9. Transformador de Tensión
Este es utilizado para rebajar ó disminuir las altas tensiones de los sistemas eléctricos,
con fines de medida ó para alimentar bobinas de voltaje de roles a tensiones más bajas. Los
transformadores de tensión se construyen para soportar hasta un 20% sobre su valor nominal.
El transformador de tensión debe cumplir con proporcionalidad de la tensión del secundario
respecto a la tensión del primario, para todo el campo de medida; para esto es preciso que las
caídas de tensión por resistencia en el primario y secundario sean despreciables.
Figura 2.2. Valor eficaz de una magnitud senoidal. (tomado dehttp://webpages.ull.es/users/ddtorres/Docencia/Intalaciones/Electrifica/Tema%202.htm)
2.1.10. El transformador de Intensidad o Corriente
Está constituido por un primario cuyo devanado tiene un número de espiras muy
reducido (N1) y se conecta en serie con la línea; y un secundario cuyo devanado está
constituido por numerosas espiras (N2) y que se conecta al correspondiente circuito de uso ó
carga.
La corriente de carga (I1) depende del consumo primario y no del secundario; a su vez,
la corriente secundaria (I2) es prácticamente independiente de los aparatos que constituyen la
8
carga secundaria y esta en relación constante inversa del número de espiras, con la corriente
que circula por el devanado primario, a la cual tiende a neutralizar magnéticamente. Si se
altera la impedancia del circuito secundario, varía la tensión entre las bordes de salida del
transformador y proporcionalmente (en relación con el número de espiras), también la caída de
tensión entre los bordes del primario. Por lo tanto, la relación fundamental de un
transformador de intensidad es: N1I1 = N2I2.
2.1.11. Divisor de Tensión
Es una configuración de circuito eléctrico que reparte la tensión de una fuente entre
una o más impedancias conectadas en serie. Los divisores de tensión se usan frecuentemente
en el diseño de circuitos porque son útiles para generar un voltaje de referencia, para la
polarización de los circuitos activos, y actuando como elementos de realimentación.
2.1.12. Amplificador Operacional
Es un dispositivo lineal de propósito general el cual tiene la capacidad de manejo de
señal hasta una frecuencia definida por el fabricante, tiene además límites de señal que van
desde el orden de los nV, hasta unas docenas de voltio (especificación también definida por el
fabricante). Los amplificadores operacionales se caracterizan pro su entrada diferencial y una
ganancia muy alta, el amplificador operacional (AO) es un amplificador de alta ganancia
directamente acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y negativas, lo cual
permite que tenga excursiones tanto por arriba como por debajo de tierra (o el punto de
referencia que se considere).
2.1.13. Multiplicación de Oscilaciones Senoidales de la Misma Frecuencia
Es sabido que la potencia presente en un sistema alimentado por corriente altera toma
la forma
P = V * I. (2.1)
Que representa una curva resultado de la multiplicación de los valores instantáneos de
la corriente por la tensión. En la figura 2.3 se representa un ejemplo calculado para Vmax = 5
V e Imax = 3 A. La curva resultante presenta un valor de cresta de Pmax = 3*5 = 15 W.
9
Se observa que el período inicial de 360º de las oscilaciones originales contiene dos
oscilaciones completas de la curva de potencia. De ello se deduce una conclusión de validez
general: al multiplicar una oscilación senoidal por otra se obtiene una nueva oscilación cuya
frecuencia es la suma de frecuencias de las ondas factores de la multiplicación. La potencia
eficaz correspondiente a la ecuación 2.2.
P = Vef * Ief. (2.2)
Figura 2.3. Multiplicación de dos ondas senoidales de la misma frecuencia para elejemplo del cálculo de potencia. (tomado de
http://www.locuradigital.com/libros_de_electronica/radio/fundamentos_de_radio.htm)
2.1.14. Potencia Activa
Cuando conectamos una resistencia (R) o carga resistiva en un circuito de corriente
alterna, el trabajo útil que genera dicha carga determinará la potencia activa que tendrá que
proporcionar la fuente de fuerza electromotriz (FEM). La potencia activa se representa por
medio de la letra (P) y su unidad de medida es el watt (W). La fórmula matemática para hallar
10
la potencia activa que consume un equipo eléctrico cualquiera cuando se encuentra conectado
a un circuito monofásico de corriente alterna es P = V*I*cos .
P = Potencia de consumo eléctrico, expresada en watt (W).
I = Intensidad de la corriente que fluye por el circuito, en ampere (A).
Cos = Valor del factor de potencia o coseno de “fi”.
2.1.15. Potencia Reactiva
Esta potencia la consumen los circuitos de corriente alterna que tienen conectadas
cargas reactivas, como pueden ser motores, transformadores de voltaje y cualquier otro
dispositivo similar que posea bobinas o enrollados. La potencia reactiva o inductiva no
proporciona ningún tipo de trabajo útil, pero los dispositivos que poseen enrollados de alambre
de cobre, requieren ese tipo de potencia para poder producir el campo magnético con el cual
funcionan. La unidad de medida de la potencia reactiva es el volt-ampere reactivo (VAR).
2.1.16. Potencia Aparente
La potencia aparente (S), llamada también "potencia total", es el resultado de la suma
geométrica de las potencias activa y reactiva. Esta potencia es la que realmente suministra una
planta eléctrica cuando se encuentra funcionando al vacío, es decir, sin ningún tipo de carga
conectada. La potencia aparente se representa con la letra “S” y su unidad de medida es el
volt-ampere (VA). La fórmula matemática para hallar el valor de este tipo de potencia es S =
V*I.
S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA).
V = Voltaje de la corriente, expresado en volt.
I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A).
11
Figura 2.4. Triángulo de potencias.
2.1.17. Factor de Potencia
El factor de potencia o coseno de “fi” (Cos Ψ) tal como se muestra en la figura 2.4
representa el valor del ángulo que se forma al representar gráficamente la potencia activa (P) y
la potencia aparente (S), es decir, la relación existente entre la potencia real de trabajo y la
potencia total consumida por la carga o el consumidor conectado a un circuito eléctrico de
corriente alterna. La fórmula matemática para hallar el factor de potencia es Cos Ψ = P/S.
2.1.18. Circuito Trifásico Balanceado
Para que los tres voltajes de un sistema trifásico estén balanceados deberán tener
amplitudes y frecuencias idénticas y estar fuera de fase entre sí exactamente 120°. Si las
cargas se encuentran de manera que las corrientes producidas por los voltajes balanceados del
circuito también están balanceadas entonces todo el circuito está balanceado. Otra manera de
comprobar el balance del sistema es sumando las potencias aparentes de cada circuito
monofásico entre si, y si la suma de cada par de circuitos no excede ni difiere mas o menos del
diez por ciento del valor de potencia aparenta de cada circuito monofásico entonces podemos
asegurar que el circuito está balanceado.
12
2.2 INTERFAZ DE COMUNICACIÓN RS-232
En telecomunicaciones, RS 232 es un estándar para la conexión serial de señales de
datos binarias entre un DTE (equipo terminal de datos) y un DCE (equipo de terminación del
circuito de datos). En la jerga informática, el DTE sería el dispositivo que se conecta (como un
ratón, impresora, monitor, módem, etc.) y un DTE sería el dispositivo al que se conecta (la
computadora).
El puerto serie RS-232C, presente en todos los ordenadores actuales, es la forma mas
comúnmente usada para realizar transmisiones de datos entre ordenadores. El RS-232C es un
estándar que constituye la tercera revisión de la antigua norma RS-232, propuesta por la EIA
(Asociación de Industrias Electrónicas), realizándose posteriormente un versión internacional
conocida como V.24. Las diferencias entre ambas son mínimas, por lo que a veces se habla
indistintamente de V.24 y de RS-232C (incluso sin el sufijo "C"), refiriéndose siempre al
mismo estándar.
El RS-232C consiste en un conector tipo DB-25 de veinticinco pines, aunque es normal
encontrar la versión de nueve pines DB-9, más barato e incluso más extendido para cierto tipo
de periféricos (como el ratón serie del PC). En cualquier caso, los PCs no suelen emplear más
de nueve pines en el conector DB-25. Las señales con las que trabaja este puerto serie son
digitales, de 12 V (0 lógico) y -12 V (1 lógico), para la entrada y salida de datos, y a la
inversa en las señales de control. El estado de reposo en la entrada y salida de datos es -12 V.
Conector DB 25 Conector DB 9
Figura 2.5. Características eléctricas del sistema. (tomado dehttp://arantxa.ii.uam.es/~ar1/practicas/P2/ARI_pract2.html)
13
2.2.1 Construcción Física
La interfaz RS-232 está diseñada para distancias cortas, de unos 15 m o menos, y para
velocidades de comunicación bajas, de no más de 20 kbytes por segundo. A pesar de ello,
muchas veces se utiliza a mayores velocidades con un resultado aceptable. La interfaz puede
trabajar en comunicación asíncrona o síncrona y tipos de canal simplex, half duplex o full
duplex. En un canal simplex los datos siempre viajarán en una dirección, por ejemplo desde
DCE a DTE. En un canal half duplex, los datos pueden viajar en una u otra dirección, pero
sólo durante un determinado periodo de tiempo; luego la línea debe ser conmutada antes que
los datos puedan viajar en la otra dirección. En un canal full duplex, los datos pueden viajar en
ambos sentidos simultáneamente.
Cada pin puede ser de entrada o de salida, teniendo una función específica cada uno de
ellos. Las más importantes son:
Tabla 2.1. Función de los pines.
Pin Función
TXD (Transmitir Datos)
RXD (Recibir Datos)
DTR (Terminal de Datos Listo)
DSR (Equipo de Datos Listo)
RTS (Solicitud de Envío)
CTS (Libre para Envío)
DCD (Detección de Portadora)
Las señales TXD, DTR y RTS son de salida, mientras que RXD, DSR, CTS y DCD
son de entrada. La masa de referencia para todas las señales es SG (Tierra de Señal).
Finalmente, existen otras señales como RI (Indicador de Llamada), entre otras.
14
Tabla 2.2. Relación entre el DB-9 y el DB-25.
Numero de Pin Señal Descripción E/S
En DB-25 En DB-9
1 1 - Masa chasis -
2 3 TxD Transmit Data S
3 2 RxD Receive Data E
4 7 RTS Request To Send S
5 8 CTS Clear To Send E
Numero de Pin Señal Descripción E/S
6 6 DSR Data Set Ready E
7 5 SG Signal Ground -
Numero de Pin Señal Descripción E/S
8 1 CD/DCD (Data) Carrier Detect E
15 - TxC(*) Transmit Clock S
17 - RxC(*) Receive Clock E
20 4 DTR Data Terminal Ready S
22 9 RI Ring Indicator E
24 - RTxC(*) Transmit/Receive Clock S
(*) = Normalmente no conectados en el DB-25
2.2.2 Características Eléctricas del Circuito
Los siguientes criterios son los que se aplican a las características eléctricas de cada
una de las líneas:
1. La magnitud de un voltaje en circuito abierto no excederá los 25 V.
15
2. El conductor será apto para soportar un corto con cualquier otra línea en el cable sin daño a
sí mismo o a otro equipamiento, y la corriente de cortocircuito no excederá los 0.5 V.
3. Las señales se considerarán en el estado de MARCA, (nivel lógico “1”), cuando el voltaje
sea más negativo que menos tres volt con respecto a la línea de señal de tierra. Las señales se
considerarán en el estado de ESPACIO, (nivel lógico ”0”), cuando el voltaje sea más positivo
que 3 V con respecto a la línea de señal de tierra. La gama de voltajes entre -3 V y 3 V se
define como la región de transición, donde la condición de señal no está definida.
4. La impedancia de carga tendrá una resistencia a DC de -7000 Ω al medir con un voltaje
aplicado de entre 3 V a 25 V pero mayor de 3000 Ω cuando se mida con un voltaje de menos
de 25 V.
5. Cuando la resistencia de carga del terminador encuentra los requerimientos de la regla
cuatro anteriormente dicha, y el voltaje del terminador de circuito abierto está a 0 V, la
magnitud del potencial de ese circuito con respecto a la señal de tierra estará en el rango de 5
V a 15 V.
6. El driver de la interfaz mantendrá un voltaje entre -5 V a -15 V relativos a la señal tierra
para representar una condición de MARCA. El mismo driver mantendrá un voltaje de entre 5
V a 15 V relativos a la señal de tierra para simbolizar una señal de ESPACIO. Obsérvese que
esta regla junto con la regla tres, permite 2 V de margen de ruido. En la práctica, se utilizan
-12 V y 12 V respectivamente.
7. El driver cambiará el voltaje de salida hasta que no se excedan 30 V por micro segundo,
pero el tiempo requerido a la señal para pasar de -3 V a 3V de la región de transición no podrá
exceder un mili segundo, o el cuatro por ciento del tiempo de un bit.
8. La desviación de capacitancia del terminador no excederá los 2500 pF, incluyendo la
capacitancia del cable. Obsérvese que cuando se está usando un cable normal con una
capacitancia de 40 a 50 pF por pie de longitud, esto limita la longitud de cable a un máximo de
50 ft (15 m). Una capacitancia del cable inferior permitiría recorridos de cable más largos.
9. La impedancia del driver del circuito estando apagado deberá ser mayor que 300 Ω .
16
2.3 MICROCONTROLADOR
Se denomina Microcontrolador a un dispositivo programable capaz de realizar
diferentes actividades que requieran del procesamiento de datos digitales y del control y
comunicación digital de diferentes dispositivos.
Los Microcontroladores poseen una memoria interna que almacena dos tipos de datos;
las instrucciones, que corresponden al programa que se ejecuta, y los registros, es decir, los
datos que el usuario maneja, así como registros especiales para el control de las diferentes
funciones del Microcontrolador.
Los Microcontroladores poseen principalmente una ALU (Unidad Lógico Aritmética),
memoria del programa, memoria de registros, y puertos I/O (entrada y/0 salida). La ALU es la
encargada de procesar los datos dependiendo de las instrucciones que se ejecuten por ejemplo,
ADD, OR, AND, mientras que los puertos I/O son los que se encargan de comunicar al
Microcontrolador con el medio externo; la función de los puertos puede ser de transmisión de
datos, alimentación de corriente para el funcionamiento de éste o pines de control especifico.
2.4 PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN MODBUS
Como en tantos otros casos, la designación modbus no corresponde propiamente al
estándar de red, incluyendo todos los aspectos desde el nivel físico hasta el de aplicación, sino
a un protocolo de enlace.
Puede, por tanto, implementarse con diversos tipos de conexión física y cada fabricante
suele suministrar un software de aplicación propio, que permite parametrizar sus productos.
No obstante, se suele hablar de modbus como un estándar de bus de campo, cuyas
características esenciales son las que se detallan a continuación.
2.4.1 Estructura de la Red
Medio físico
17
El medio físico de conexión puede ser un bus semidúplex (half duplex) (RS-485 o fibra
óptica) o dúplex (full duplex) (RS-422, RS-232, BC 0-20 mA o fibra óptica).
La comunicación es asíncrona y las velocidades de transmisión previstas van desde los
75 bps a 19.200 bps. La máxima distancia entre estaciones depende del nivel físico, pudiendo
alcanzar hasta 1200 m sin repetidores.
Acceso al medio
La estructura lógica es del tipo maestro-esclavo, con acceso al medio controlado por el
maestro. El número máximo de estaciones previsto es de 63 esclavos más una estación
maestra.
Los intercambios de mensajes pueden ser de dos tipos:
Intercambios punto a punto, que comportan siempre dos mensajes: una demanda del
maestro y una respuesta del esclavo (puede ser simplemente un reconocimiento).
Mensajes difundidos. Estos consisten en una comunicación unidireccional del maestro a
todos los esclavos. Este tipo de mensajes no tiene respuesta por parte de los esclavos y se
suelen emplear para mandar datos comunes de configuración, reset, etc.
2.4.2 Protocolo
La codificación de datos dentro de la trama puede hacerse en modo ASCII o puramente
binario, según el estándar RTU (Remote Transmission Unit). En cualquiera de los dos casos,
cada mensaje obedece a una trama que contiene cuatro campos principales, según se muestra
en las tablas 2.3 y 2.4. La única diferencia escrita es que la trama ASCII incluye un carácter de
encabezamiento («:»=3AH) y los caracteres CR y LF al final del mensaje.
Pueden existir también diferencias en la forma de calcular el CRC, puesto que el
formato RTU emplea una fórmula polinómica en vez de la simple suma en módulo 16.
Con independencia de estos pequeños detalles, a continuación se da una breve
descripción de cada uno de los campos del mensaje:
18
Tabla 2.3. Codificación ASCII de la trama genérica del mensaje según el códigoempleado.
:
NºEsclavo
CódigodeOperación
Subfunciones,Datos LRC(16) CR LF
(3AH) (00-3FH) (00-FF) H L (0DH) (0AH)
Tabla 2.4. Codificación RTU de la trama genérica del mensaje según el código empleado.NºEsclavo
CódigodeOperación
Subfunciones, Datos CRC(P16)
(00-3FH) (00-FF) H L
Número de esclavo (1 byte):
Permite direccionar un máximo de 63 esclavos con direcciones que van del 01H hasta
3FH. El número 00H se reserva para los mensajes difundidos.
Código de operación o función (1 byte):
Cada función permite transmitir datos u órdenes al esclavo. Existen dos tipos básicos
de órdenes:
Ordenes de lectura/escritura de datos en los registros o en la memoria del esclavo.
Ordenes de control del esclavo y el propio sistema de comunicaciones
(RUN/STOP, carga y descarga de programas, verificación de contadores de intercambio, etc.)
La tabla 2.5 muestra la lista de funciones disponibles en el protocolo MODBUS con
sus correspondientes códigos de operación.
Campo de subfunciones/datos (n bytes):
19
Este campo suele contener, en primer lugar, los parámetros necesarios para ejecutar la
función indicada por el byte anterior. Estos parámetros podrán ser códigos de subfunciones en
el caso de órdenes de control (función 00H) o direcciones del primer bit o byte, número de bits
o palabras a leer o escribir, valor del bit o palabra en caso de escritura, etc.
Palabra de control de errores (2 bytes):
En código ASCII, esta palabra es simplemente la suma de comprobación (‘checksum’)
del mensaje en módulo 16 expresado en ASCII. En el caso de codificación RTU el CRC se
calcula con una fórmula polinómica según el algoritmo mostrado en la figura 2.6.
Tabla 2.5. Funciones básicas y códigos de operación.Función Código Tarea
0 00H Control de estaciones esclavasFunción Código Tarea
1 01H Lectura de n bits de salida o internos2 02H Lectura de n bits de entradas3 03H 03H Lectura de n palabras de salidas o internos4 04H Lectura de n palabras de entradas5 05H Escritura de un bit6 06H Escritura de una palabra7 07H Lectura rápida de 8 bits8 08H Control de contadores de diagnósticos, número 1 a 8
9 09H No utilizado10 0AH No utilizado11 0BH Control del contador de diagnósticos, número 912 0CH No utilizado
Función Código TareaFunción Código Tarea
13 0DH No utilizado14 0EH No utilizado15 0FH Escritura de n bits16 10H Escritura de n palabras
2.4.3 Descripción de las Funciones del Protocolo
Función 0:
20
Esta función permite ejecutar órdenes de control, tales como marcha, paro, carga y
lectura de programas de usuario del autómata. Para codificar cada una de las citadas órdenes
se emplean los cuatro primeros bytes del campo de datos. La trama resultante es la
representada en la tabla 2.6 y la interpretación de los códigos de subfunción se especifica en la
tabla 2.7.
0--- INDEXFFFF--- CRC
TRAMA (INDEX) XOR CRC-- CRC
O--- N
DECALAJE CRC 1 POSA LA DERECHA
CARRY=1
CRC XOR A001--- CRC
N+1=INDEX
N>7
INDEX+1=INDEX
INDEX>MAX
FIN
NO
NO
NO
Figura 2.6. Cálculo del CRC codificación RTU.
21
En caso de las órdenes de marcha y paro, el campo de «información» de la trama
representada en la tabla 2.6 está vacío y, por tanto, el mensaje se compone simplemente de 6
bytes de función más 2 bytes de CRC. La respuesta del esclavo a estas órdenes es un mensaje
idéntico al enviado por el maestro. Cabe señalar, además, que después de un paro el autómata
sólo acepta ejecutar subfunciones de la función 00H.
Tabla 2.6. Trama genérica de las subfunciones de control de esclavos (cód.función 00H).
NºEsclavo 00H
CódigoSubfunción
DatosSubfunción Información CRC(16)
(00-3FH) SF0 SF1 D0 D1 H L
Tabla 2.7. Subfunciones correspondientes a la función =00H.Código
subfunciónSF0 SF1
Datossubfunción
D0 D1Tarea
00H 00H 00H 00H Paro del esclavo sin inicializar
00H 01H 00H 00H Marcha del esclavo sin inicializar
00H 02H 00H 00H Marcha e inicialización del esclavo
00H 03H 00H XXH Lectura de la secuencia XX de programa deusuario en el esclavo
00H 04H YYH XXH Carga de una secuencia de programa deusuario en el esclavoPetición: YY = secuencia a cargar, XX=próxima secuenciaRespuesta: XX= código error, YY= 00
Funciones 1 y 2:
Lectura de bits del autómata. La trama es la indicada en las tabla 2.8. La forma de
direccionamiento de los bits es a base de dar la dirección de la palabra que los contiene y
22
luego la posición del bit. Obsérvese también en la tabla 2.9 que la respuesta es dada siempre
en octetos completos.
Tabla 2.8. Petición del maestroPPP = Dirección de la palabra (hex), B= Dirección del bit dentro de la palabra 0 a FH.
NºEsclavo
01H Dirección1er Bit
Nº deBits CRC
(00-3FH) 02H PP PB NN NN H L
Tabla 2.9. Respuesta del esclavoPetición y respuesta de la función: Lectura de bits (01H, 02H).
NºEsclavo
01H Nº Octetosleídos
1erOcteto
Otros OctetosCRC
(00-3FH) 02H NN NN B7..B0 Hasta máx.256
H L
Funciones 3 y 4:
Lectura de palabras del autómata. La trama es la indicada en las tablas 2.10 y 2.11.
Obsérvese que la petición indica el número de palabras a leer, mientras que en la respuesta se
indica el número de octetos leídos.
Tabla 2.10. Petición del maestro, PPPP = Dirección de la palabra (hex.).NºEsclavo
03H Dirección1ª Palabra
Nº dePalabras CRC
(00-3FH) 04H PP PP NN NN H L
Tabla 2.11. Respuesta del esclavo, Lectura de palabras (03H, 04H).NºEsclavo
03H Nº Octetosleídos
1erPalabra
Otras PalabrasHasta máx. 128 CRC
(00-3FH) 04H NN NN H L H L, H L, HL,... H L
Función 5:
Escritura de un bit. La trama es la indiada en las tablas 2.12 y 2.13. El
direccionamiento del bit se efectúa tal como se ha indicado para las funciones 1 y 2.
23
Tabla 2.12. Petición del maestro, PPP = Dirección de la palabra (hex.), B= Dirección del bitdentro de la palabra 0 a FH.
NºEsclavo
05HDirecciónBit XXH 00H CRC
(00-3FH) PP PB H L
Tabla 2.13. Respuesta del esclavo, XXH = 00H para bit = 0 y XXH= FFH para bit = 1.NºEsclavo 05H
DirecciónBit XXH 00H CRC
(00-3FH) PP PB H L
Función 6:
Escritura de una palabra. La trama es la indicada en las tablas 2.14 y 2.15.
Tabla 2.14. Petición del maestro.NºEsclavo 06H
DirecciónPalabra
ValorPalabra CRC
(00-3FH) PP PP DD DD H L
Tabla 2.15. Respuesta del esclavo.NºEsclavo 06H
DirecciónPalabra
Nº dePalabras CRC
(00-3FH) PP PP DD DD H L
Función 7:
Petición de lectura rápida de un octeto. La trama es la mostrada en las tablas 2.16 y
2.17.
Obsérvese que la petición no tiene campo de dirección, esto es debido a que el octeto
legible por esta función es fijo en cada esclavo y viene fijado en su configuración.
Tabla 2.16. Petición del maestro.Nº
Esclavo 07H CRC(00-3FH) H L
24
Tabla 2.17. Respuesta del esclavo.Nº
Esclavo 07HValorOcteto CRC
(00-3FH) DD H L
Función 8:
Petición del contenido y control de los 8 primeros contadores de diagnóstico de un
esclavo (véase tabla 2.20). Las tramas de petición y respuesta pueden verse en las tablas 2.18 y
2.19.
Tabla 2.18. Petición del maestro.Nº
Esclavo 08HCódigo
SubfunciónDato
Subfunción CRC(00-3FH) SF0 SF1 D0 D1 H L
Tabla 2.19. Respuesta del esclavo.Nº
Esclavo 08HCódigo
SubfunciónValor
Contador CRC(00-3FH) SF0 SF1 H L H L
Tabla 2.20. Petición del contenido y control de los 8 primeros contadores de diagnóstico de unesclavo.
SubfusiónNº Código
DatosD0 D1 Tarea
0 00H 00H XYH ZTH El esclavo envía el eco XYZT de petición comotest.
3 00H 03H ZZH 00H Modifica el carácter de fin de trama en modoASCII por ZZH
10 00H 0AH 00H 00H Puesta a cero de los contadores11 00H 0BH 00H 00H Lectura del contador 112 00H 0CH 00H 00H Lectura del contador 113 00H 0DH 00H 00H Lectura del contador 114 00H 0EH 00H 00H Lectura del contador 115 00H 0FH 00H 00H Lectura del contador 118 00H 12H 00H 00H Lectura del contador 1
25
Función 11:
La petición del contenido del contador de diagnóstico número 9, no se realiza por la
función 8, sino por la función 11. Las tramas de petición y respuestas son las indicadas por las
tablas 2.21 y 2.22.
Tabla 2.21. Petición del maestro.Nº
Esclavo 0BH CRC(00-3FH) H L
Tabla 2.22. Respuesta del esclavo.Nº
Esclavo 0BH 00 00Valor
Contador CRC(00-3FH) H L H L
Función 15:
Escritura de bits del autómata. La trama es la indicada en las tablas 2.23 y 2.24. La
forma de direccionamiento es análoga a la indicada para las funciones 1 y 2.
Tabla 2.23. Petición del maestro.Nº
Esclavo 0FHDirección
1er BitNº deBits
Nº deOctetos
Valor delos bits CRC
(00-3FH) PP PB NN NN M 8xMvalores
H L
Tabla 2.24. Respuesta del esclavo.Nº
Esclavo 0FHDirección
1er BitNº deBits CRC
(00-3FH) PP PB NN NN H L
Función 16:
Escritura de palabras del autómata. La trama es la indicada en las tablas 2.25 y 2.26.
Tabla 2.25. Petición del maestro.Nº
Esclavo 10FHDirección1ª Palabra
Nº dePalabras
Nº deOctetos
Valor delas palabras CRC
(00-3FH) PP PP NN NN M HL, HL, H L
26
Tabla 2.26. Respuesta del esclavo.Nº
Esclavo 10HDirección1ª Palabra
Nº dePalabras CRC
(00-3FH) PP PP NN NN H L
Mensajes de error:
Puede ocurrir que un mensaje se interrumpa antes de terminar. Cada esclavo interpreta
que el menaje ha terminado si transcurre un tiempo de silencio equivalente a 3,5 caracteres.
Después de este tiempo el esclavo considera que el carácter siguiente es el campo de dirección
de esclavo de un nuevo mensaje.
Cuando un esclavo recibe una trama incompleta o errónea desde el punto de vista
lógico, envía un mensaje de error como respuesta, excepto en el caso de mensajes de difusión.
La trama del mensaje de error es la indicada en la tabla 2.27.
Tabla 2.27. Respuesta del esclavo.Nº
EsclavoCódigoFunción
CódigoError CRC
(00-3FH) H L
Código Función = Código función recibido + 80H
Código Error = 01 Código de Función erróneo:
02 Dirección incorrecta
03 Datos incorrectos
06 Autómata ocupado
Si la estación maestra no recibe respuesta de un esclavo durante un tiempo superior a
un límite establecido, declara el esclavo fuera de servicio, a pesar de que al cabo de un cierto
número de ciclos hace nuevos intentos de conexión.
2.4.4 Nivel de aplicación
Como se ha dicho a nivel general de buses de campo, el nivel de aplicación de
MODBUS no está cubierto por un software estándar, sino que cada fabricante suele
27
suministrar programas para controlar su propia red. No obstante, el nivel de concreción en la
definición de las funciones permite al usuario la confección de software propio para gestionar
cualquier red, incluso con productos de distintos fabricantes.
2.5 SOFTWARE DE APLICACIÓN LABVIEW
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) es un ambiente de
programación gráfico diseñado para desarrollar aplicaciones de: adquisición de datos, el
análisis de datos y control de instrumentos con interfaz hacia un computador personal. Su
código es transportable de un sistema a otro y su programación en una aplicación utiliza los
símbolos gráficos (iconos) para describir el programa de acciones. A los programas de
LabVIEW se les llama instrumentos virtuales (VIs) debido a que su aspecto y operación
imitan a los instrumentos reales. La interfaz de usuario se llama el panel frontal y la
programación se hace a través del denominado diagrama de bloque.
2.5.1 Panel frontal
Se llama panel frontal porque simula el panel frontal de un instrumento físico, este
puede contener perillas, botones, gráficos, y otros controles e indicadores. Los controles se
pueden ajustar usando el mouse o el teclado, y los cambios son indicados en la pantalla del
ordenador. Los controles e indicadores son presentados al usuario mediante la paleta de
control, cada opción de esta paleta presenta una subpaleta que contiene los controles e
indicadores para ser seleccionados y presentados en el panel frontal.
2.5.2 Diagrama de bloques
El diagrama de bloques muestra los componentes internos del programa. Los controles
y los indicadores están conectados con otros operadores y estructuras del programa. Cada
estructura del programa tiene un símbolo y cada tipo de los datos (número entero, booleano,
etc.) tiene un color.
CAPÍTULO III
DESCRIPCIÓN DE CIRCUITOS
ACONDICIONADORES DE SEÑAL Y
PROGRAMACIÓN
En la figura 3.1 se muestra el diagrama de bloques general del proceso de supervición
como respuesta a la problemática planteada en este estudio.
Figura 3.1. Diagrama de bloques general del proceso de supervisión.
Para supervisar las variables eléctricas del laboratorio de circuitos y medidas y
electrónica de la facultad de ingeniería eléctrica es necesario captar las señales a supervisar,
acondicionarlas de tal manera que sea posible manejarlas con un microcontrolador y que
cumpla también con los requerimientos necesarios para ser adquiridas por el computador y así
ser procesadas por aluna interfaz gráfica, en la figura 3.2 se muestra el diagrama de bloques
correspondiente a este proceso. En este capítulo se mostraran a detalle cada uno de los
circuitos que hacen posible estas tareas.
29
Figura 3.2. Diagrama de bloques del manejo de variables para la realización delmonitoreo de estas en el laboratorio.
3.1 CAPTACIÓN DE LAS SEÑALES DE TENSIÓN
El laboratorio de circuitos y medidas y electrónica de la facultad de ingeniería eléctrica
es alimentado a través de un subtablero de control el cual proporciona tres fases cada una con
una onda senoidal de 120 V en valor eficaz, el primer paso para la captación de esta señal será
la utilización de un transformador de tensión (MIYAKO LP-421) por cada fase, el cual no sólo
actuará como sensor para la adquisición de cada una de las señales sino que a su vez entregará
un valor reducido de la señal medida.
Figura 3.3 Diagrama de flujo de la captación y acondicionamiento de las señales detensión.
30
Figura 3.4 Transformador de tensión MIYAKO LP-421.
La figura 3.4 muestra cual es la respuesta entregada por el transformador de tensión,
ahora, para proteger los circuitos y poder entregar una alerta cuando el voltaje en alguna de las
fases sobrepase un valor eficaz umbral de 120 V, tomaremos como valor eficaz máximo los
130 V los cuales corresponden a una onda senoidal de 183.848 V en valor pico, para este
valor, el trasformador de tensión nos entregará una onda equivalente de 10.66 V en valor pico
pico. El valor máximo aceptado por el microcontrolador a utilizar posteriormente es 5 V, por
lo cual se realizará un divisor de tensión a la salida de cada transformador de tensión.
1000
3264
Salida delTransformadorde tensión
SeñalReducida
Figura 3.5 Divisor de tensión.
El microcontrolador no acepta valores negativos en sus entradas analógicas por lo tanto
es necesario diseñar un circuito para desplazar esta señal saliente del divisor de tensión un
valor de offset de 2.5 V, de esta manera tendremos una onda senoidal de 5 V en valor pico
centrada en 2.5 V equivalente a una onda senoidal de 130 V en valor eficaz centrada en cero
entregada por la red al tablero de control del laboratorio de circuitos y medidas y electrónica
de la escuela de ingeniería eléctrica.
31
3
21
411
R
R
R
R
12V
SeñalReducida
2.5V DC
Figura 3.6 Sumador de offset para señales reducidas de tensión.
Figura 3.7 Diseño del acondicionador de señales de tensón.
32
En la figura 3.7 se muestra el diseño realizado para la implementación de la tarjeta de
adquisición y acondicionamiento de las señales de tensión que alimentan el laboratorio de
circuitos y medidas y electrónica de la escuela de ingeniería eléctrica.
3.2 CAPTACIÓN DE LAS SEÑALES DE CORRIENTE
El subtablero de control del laboratorio de circuitos y medidas y electrónica de la
facultad de ingeniería eléctrica contiene tres fases cada una de las cuales está en capacidad de
soportar 50 A en valor eficaz, el primer paso para la captación de estas señales será la
utilización de un multimetro (266 CLAMP METER) modificado de tal manera que sólo
utilicemos de él su pinza amperimétrica como transformador de corriente, este dispositivo es
capaz de entregar una onda senoidal de tensión equivalente a la corriente que circula a través
de su pinza amperimétrica, a continuación se mostrara la curva de reacción de los multimetros
utilizados para la captación de las corrientes en cada una de las fases.
Figura 3.8 Diagrama de flujo de la captación y acondicionamiento de las señales decorriente.
Los valores obtenidos para levantar las curvas fueron adquiridos en el laboratorio de
máquinas eléctricas de la universidad de los andes, donde se conectaron las pinzas
33
amperimétricas a la alimentación de un motor de corriente alterna, al ir variando la tensión de
alimentación del motor, fue variando la corriente que este consumía (corriente de armadura),
los valores fueron obtenidos y comparados con un multimetro digital (TEKTRONIX DMM
912), los errores de deriva, offset e histéresis no se calcularon debido a la linealidad
presentada por las pinzas amperimétricas.
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60
Corriente que circula por la pinzaamperimétrica (A)
Vol
taje
ent
rreg
ado
(mV
)
Figura 3.9 Curva de reacción de las pinzas amperimétricas utilizadas para la captaciónde las corrientes en cada una de las fases.
Como se observa en la figura 3.9 el voltaje máximo entregado por la pinza
amperimétrica para el valor umbral de corriente considerado (52.7 A en valor aficaz) es 100
mV en valor pico, para acondicionar este valor de tal forma que sea aceptado por el
microcontrolador a utilizar posteriormente, es necesario diseñar un circuito capaz de
amplificar la onda senoidal de 200 mV en valores pico pico, a una onda senoidal de 5 V en
valores pico pico, y además desplazar esta onda un valor offset de 2.5 V ya que las entradas
analógicas del microcontrolador (canal por el cual serán ingresados los datos) no acepta
valores negativos y de esta manera estaremos introduciendo una onda senoidal centrada en 2.5
V con valores mínimos de cero y máximos de 5 V proporcional a la onda de 50 A en valor
eficaz que circulará a través de la pinza amperimétrica.
34
3
21
411
U ? :AL M 3 2 4
1 0 0 0 9 M
2 6 0 0
9 M
5 V
S e ñ a ld eC o r r ie n te
Figura 3.10 Amplificador de la señal saliente de la pinza amperimétrica.
3
21
411
U?:ALM324R
9M
R
9M
R
2.5 V DC
R
9M
12 V
SeñalAmplificada
Figura 3.11 Sumador de offset para señales amplificadas de corriente.
La figura 3.12 muestra el diseño realizado para la implementación de la tarjeta de
adquisición y acondicionamiento de las señales de corriente que alimentan el laboratorio de
circuitos y medidas y electrónica de la escuela de ingeniería eléctrica.
35
Figura 3.12 Diseño del acondicionador de señales de corriente.
3.3 OBTENCIÓN DE LA POTENCIA ACTIVA POR FASE
Para realizar el cálculo de la potencia activa consumida por fase por el laboratorio de
circuitos y medidas y electrónica de la escuela de ingeniería eléctrica de la universidad de los
andes fue imprescindible guiarnos por el método multiplicación de oscilaciones seonidales de
la misma frecuencia (sugerido por el profesor Otto Liman en su libro Fundamentos de Radio),
donde se demuestra que al multiplicar una onda senoidal correspondiente a la tensión de un
sistema por otra onda senoidal correspondiente a la corriente consumida por el mismo sistema,
36
el valor promedio de la oda resultante equivaldrá a la potencia activa consumida por el
sistema.
Figura 3.13 Diagrama de flujo de la obtención y acondicionamiento de la potencia activapor fase.
El primer paso para la obtención de la potencia activa consumida por fase será la
utilización de un multiplicador análogo de precisión (MPY634KP) para cada una de las fases
del laboratorio, el cual es capaz de realizar la multiplicación de dos ondas senoidales y
entregar una onda senoidal resultante (dividida entre 10) en tiempo real. Al tener esta onda
será necesario realizar un proceso de filtrado (circuito filtro paso bajo) para así obtener el
promedio de la onda senoidal resultante, el cual será equivalente a la potencia activa
consumida por cada una de las fases del laboratorio.
37
120 V
50 A
+12v
-12v
X11
X22
Y13
Y24
VS+ 8
W 7
Z 6
VS- 5
U2
MPY634KP C3300u
R1k
Señalde Voltaje
Señalde Corriente
Potencia
Figura 3.14 Circuito para la obtención de potencia activa.
Figura 3.15 Equivalentes a los valores máximos de tensión (canal A) y corriente (canal B),entrantes al circuito multiplicador.
Figura 3.16 Onda resultante a la multiplicación (canal A) y promedio de la ondamultiplicada (canal B), equivalente a la máxima potencia activa consumida por el laboratorio.
38
En la figura 3.14 se muestra la configuración mediante la cual utilizamos el
dispositivo MPY634KP para obtener la multiplicación de las ondas equivalentes a la tensión y
corriente consumidas por el laboratorio, la cual unida al filtro paso bajo conectado a la salida
del multiplicador nos permite obtener un equivalente a la potencia activa consumida. En la
figura 3.15 se muestran los equivalentes a los valores máximos de tensión (canal A) y
corriente (canal B) acondicionados previamente, para así obtener en la figura 3.16 la onda
resultante de la multiplicación dividida entre 10 (canal A) a la salida del dispositivo
MPY634KP y el promedio de dicha onda a la salida del filtro paso bajo (canal B) el cual
corresponde al equivalente de la máxima potencia activa consumida por el laboratorio. Como
se puede observar el valor máximo de potencia que entrega el circuito es 1 V, de manera que,
para que la interfaz gráfica maneje más detalladamente los valores de potencia activa
consumida por fase será necesario acondicionar esta señal para que cuando la potencia activa
consumida por fase por el laboratorio sea máxima, el valor que entre al microcontrolador a
utilizar sea de 5 V, esto se hará a través de un circuito amplificador de señal.
3
21
411
U ?:A
LM 324
510
9M
2000
9M
12 V
Señal Salien tedel FiltroP aso B ajo
Figura 3.17 circuito amplificador de la potencia activa.
A la salida del circuito de la figura 3.17 se obtendrá un equivalente de 5 V cuando la
potencia consumida por el laboratorio sea máxima, de esta manera el acondicionamiento de las
señales entrantes al microcontrolador (Tensión pico, Corriente pico, Potencia activa) estaría
completo.
39
Figura 3.18 diseño del acondicionador de señales de potencia activa.
La figura 3.18 muestra el diseño realizado para la implementación de la tarjeta de
adquisición y acondicionamiento de las señales de potencia activa que consume el laboratorio
de circuitos y medidas y electrónica de la escuela de ingeniería eléctrica.
40
Figura 3.19 Diagrama de circuito impreso de la tarjeta acondicionadora de señales depotencia activa, cara de componentes.
Figura 3.20 Diagrama de circuito impreso de la tarjeta acondicionadora de señales depotencia activa, cara de pistas y componentes de montaje superficial, visto desde arriba de la
tarjeta.
3.4 PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR
Realizado el proceso descrito anteriormente, tenemos entonces acondicionas las señales
de tensión, corriente y potencia activa por fases, estas señales entrarán al microcontrolador
(Microchip PIC18F4455) el cual posee 13 entradas analógicas, lo cual será de indispensable
41
utilidad debido a que al monitorear 3 fases del laboratorio, con 3 variables en cada una de
ellas, tenemos como resultado 9 señales analógicas para realizar el estudio.
Figura 3.21 Diagrama de flujo del esquema general para la programación delmicrocontrolador.
La programación del microcontrolador se hará a través del software CCS
COMPILER el cual contiene una extensa biblioteca de rutinas y útiles listos para ejecutar
programas de ejemplo para los periféricos de hardware, una de las herramientas utilizadas de
este software es el WIZARD, este comando sacará a colación un número de formas a llenar en
blanco sobre su nuevo proyecto, las características de la entrada salida del RS232, opciones
del contador de tiempo, interrupciones usadas, opciones del convertidor analógico digital y los
nombres de perno todos se pueden especificar en las formas. Después de todas las selecciones
se hace la inicial .C, los archivos de .H, y de .PJT se crean con #defines, #includes y comandos
de la inicialización requeridos para su proyecto. Esto es una manera rápida de comenzar un
nuevo proyecto; una vez que se crean los archivos no se puede volver a los menús para
realizar otros cambios.
42
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-/CVREF4
RA3/AN3/VREF+5
RA4/T0CKI/C1OUT/RCV6
RA5/AN4/SS/LVDIN/C2OUT7
RA6/OSC2/CLKO14
OSC1/CLKI13
RB0/AN12/INT0/FLT0/SDI/SDA33
RB1/AN10/INT1/SCK/SCL34
RB2/AN8/INT2/VMO35
RB3/AN9/CCP2/VPO36
RB4/AN11/KBI0/CSSPP37
RB5/KBI1/PGM38
RB6/KBI2/PGC39
RB7/KBI3/PGD40
RC0/T1OSO/T1CKI 15
RC1/T1OSI/CCP2/UOE 16
RC2/CCP1/P1A 17
VUSB18
RC4/D-/VM 23
RC5/D+/VP 24
RC6/TX/CK 25
RC7/RX/DT/SDO 26
RD0/SPP0 19
RD1/SPP1 20
RD2/SPP2 21
RD3/SPP3 22
RD4/SPP4 27
RD5/SPP5/P1B 28
RD6/SPP6/P1C 29
RD7/SPP7/P1D 30
RE0/AN5/CK1SPP 8
RE1/AN6/CK2SPP 9
RE2/AN7/OESPP 10
RE3/MCLR/VPP 1
U1
PIC18F4455
V1I1
P1V2
I2
P2
V3I3
P3
RXTX
Figura 3.22 Configuración de las entradas analógicas y salidas digitales delmicrocontrolador a utilizar.
Figura 3.23 Configuración del wizard para la programación del microcontrolador.
43
Figura 3.24 Inicialización del proyecto entregada por el wizard.
Las figuras 3.23 y 3.24 muestran consecutivamente la plantilla del comando
wizard a llenar y la respuesta de este luego de haber completado el llenado de la plantilla, el
cual representa el inicio de nuestro programa a realizar, aquí se observa entre otras cosas como
se definió los protocolos de comunicación a utilizar (RS232, MODBUS).
En la figura 3.24 se muestra como se definieron los parámetros del protocolo de
comunicación MODBUS así como también la inclusión en nuestro programa de la librería
“ex_modbus.c” , al hacer esto nuestro programa ya es capaz de reconocer y utilizar el
protocolo para interactuar con otros microcontroladores, en este estudio se utiliza al
microcontrolador de la tarjeta de adquisición de datos como maestro, el cual hará un
intercambio punto a punto de la información con el esclavo definido en la dirección 0xF7
(representado con el computador).
44
Figura 3.25 Comando utilizado para la transmisión de datos.
El protocolo de comunicación MODBUS proporciona diversas herramientas para leer o
enviar entradas de registros, llamadas, registros en espera, entradas de datos y otros, cada uno
de los cales puede hacerse también de manera grupal una vez que se tenga un cúmulo de
información o en forma individual a medida que se va generando la información, en la figura
3.25 se muestra el comando utilizado en este estudio para enviar la información de la tarjeta de
adquisición de datos hasta el computador (write_reg, escribiendo registros simples); lo cual
indica que una vez que se haya manipulado las señales entrantes y obtenido el resultado
esperado, se hace un llamado a esta función y de esta manera el protocolo de comunicación
MODBUS envía la información al esclavo.
3.4.1 programación para la obtención del voltaje pico
Figura 3.26 Diagrama de flujo de la programación para la obtención del tensión pico.
45
Figura 3.27 Programación para la obtención del tensión pico en la fase 1.
En las figuras 3.26 y 3.27 se muestran el diagrama de flujo y la programación
realizada para la obtención del valor de voltaje pico en la primera fase de alimentación del
laboratorio, la cual consiste en:
Activar la interrupción INT_RTCC.
Limpiar el canal cero (canal correspondiente al pin 2, por el cual entra la señal de
voltaje pico de la primera fase, acondicionada).
Limpiar el valor almacenado en la variable voltaje_pico1.
Leer el valor del canal cero.
Si el valor leído es mayor al valor almacenado en la variable voltaje_pico1, entonces
guardar este valor en la variable.
Repetir este procedimiento durante 20 ms, este tiempo se considera prudencial ya que
se estará trabajando con señales de 60 Hz.
46
Desactivar la interrupción INT_RTCC.
Convertir el valor de la variable voltaje_pico1 a un valor de 16 bits y guardarlo en la
variable voltaje_pico1_ent.
De esta manera el valor almacenado y listo para ser enviado al computador será
el valor de mayor amplitud (valor pico) de la onda senoidal correspondiente a la señal de
tensión de alimentación del laboratorio en la fase uno.
Un procedimiento similar a este se lleva a cabo para obtener el voltaje pico en las
fases 2 y 3 del laboratorio, sólo difieren en el canal a utilizar y en las variables definidas, canal
3 correspondiente al pin 5 para el voltaje pico en la fase dos (voltaje_pico2, voltaje_pico2_ent)
y canal 6 correspondiente al pin 9 para el voltaje pico en la fase tres (voltaje_pico3,
voltaje_pico3_ent).
3.4.2 Programación para la obtención de la corriente pico
Inicializar loscotadores
ActivarINT_RTCC
Limpiar canaluno
Esperar20µs
Inicializarcorriente_pico1=0
Mili_s < 20Leer canal uno y
almacenar encorriente
Corriente > corriente_pico1
DesactivarINT_RTCC
Voltaje_pico1 = voltajecorriente_pico1_ent = (int16) corriente_pico1
SI
NO
SI
NO
Figura 3.28 Diagrama de flujo de la programación para la obtención de la corriente pico.
En las figuras 3.28 y 3.29 se muestran el diagrama de flujo y la programación realizada para la
obtención del valor de corriente pico en la primera fase de alimentación del laboratorio, la cual
consiste en:
Activar la interrupción INT_RTCC.
47
Limpiar el canal uno (canal correspondiente al pin 3, por el cual entra la señal de
corriente pico de la primera fase, acondicionada).
Limpiar el valor almacenado en la variable corriente_pico1.
Leer el valor del canal uno.
Si el valor leído es mayor al valor almacenado en la variable corriente_pico1, entonces
guardar este valor en la variable.
Repetir este procedimiento durante 20 ms, este tiempo se considera prudencial ya que
se estará trabajando con señales de 60 Hz.
Desactivar la interrupción INT_RTCC.
Convertir el valor de la variable corriente_pico1 a un valor de 16 bits y guardarlo en la
variable corriente_pico1_ent.
Figura 3.29 Programación para la obtención de la corriente pico en la fase 1.
48
De esta manera el valor almacenado y listo para ser enviado al computador será
el valor de mayor amplitud (valor pico) de la onda senoidal correspondiente a la señal de
corriente de alimentación del laboratorio en la fase uno.
Un procedimiento similar a este se lleva a cabo para obtener la corriente pico en
las fases 2 y 3 del laboratorio, sólo difieren en el canal a utilizar y en las variables definidas,
canal 4 correspondiente al pin 7 para la corriente pico en la fase dos (corriente_pico2,
corriente_pico2_ent) y canal 7 correspondiente al pin 10 para la corriente pico en la fase tres
(corriente_pico3, corriente_pico3_ent).
3.4.3 Programación para determinar el desfasaje entre la corriente y la tensión
Una de las variables propuestas en este estudio es el factor de potencia en cada una de
las fases que alimentan el laboratorio de circuitos y medidas y electrónica de la escuela de
ingeniería eléctrica de la universidad de los andes, para un mejor estudio es imprescindible
saber si estos factores de potencia están en adelanto o atraso.
Figura 3.30 Diagrama de flujo de la programación para determinar el desfasaje entre lacorriente y la tensión.
49
Figura 3.31 programación para determinar el desfasaje entre corriente y la tensión en lafase 1.
Las figuras 3.30 y 3.31 muestran el diagrama de flujo y la programación
realizada para determinar el adelanto o atraso entre la corriente y la tensión en la fase uno, la
cual consiste en (inicializando previamente la variable calculo_adelanto_atraso en 1):
Limpiar el canal cero, correspondiente al voltaje pico en la fase uno.
Inicializar la variable bandera_adelanto_atraso en cero.
Mientras la variable calculo_adelanto_atraso sea igual a 1:
1. leer el canal cero y guardar este valor en la variable voltaje_ent1.
50
2. si la variable bandera_adelanto_atraso es igual a cero y el valor de la variable
voltaje_ent1 es menor a 512, le damos a la variable bandera_adelanto_atraso el valor
de 1.
3. si la variable bandera_adelanto_atraso es igual a 1 y el valor de la variable
voltaje_ent1 es mayor a 512, le damos a la variable bandera_adelanto_atraso el valor
de 2, limpiamos el canal 1 (correspondiente a la señal de corriente en la fase uno),
esperamos 20 ms, leemos el valor del canal uno y lo guardamos en la variable
corriente_ent1.
El microcontrolador adquiere las señales que hemos dispuesto para que entren
por sus canales analógicos, a través de un convertidor analógico digital procesa los valores
adquiridos como datos digitales entre 0 y 1023 bits correspondientes a 0 y 5 V de nuestras
señales acondicionadas, como a dichas señales parte de su acondicionamiento fue el
desplazarlas 2.5 V, valor que corresponde a 512 bits dentro del microcontrolador, notamos
entonces que en este momento de la programación la señal correspondiente a la onda senoidal
de tensión en la fase uno acaba de cruzar por cero.
4. si la variable bandera_adelanto_atraso es igual a 2 y el valor de la variable
corriente_ent1 es menor a 512, le damos a la variable adelanto_1_1 el valor de 1, lo
cual corresponde a que el voltaje adelanta a la corriente en la fase uno.
5. si la variable bandera_adelanto_atraso es igual a 2 y el valor de la variable
corriente_ent1 es mayor a 512, le damos a la variable adelanto_1_1 el valor de 0, lo
cual corresponde a que la corriente adelanta al voltaje en la fase uno; limpiamos el
canal cero y le colocamos el valor 0 a la variable bandera_adelanto_atraso.
6. le colocamos el valor 0 a la variable calculo_adelanto_atraso.
De esta manera tenemos almacenado y listo para ser enviado al computador una
variable que sólo toma valores entre 0 y 1 para indicarle a la interfaz gráfica cual es la
posición del factor de potencia en la fase uno del laboratorio.
51
Un procedimiento similar a este se lleva a cabo para determinar el adelanto o
atraso entre la corriente y la tensión en las fases dos y tres del laboratorio, sólo difieren en los
canales a utilizar y en las variables definidas, canales 3 y 4 correspondientes a los pines 5 y 7
para el voltaje pico y la corriente pico en la fase dos (voltaje_ent2, corriente_ent2,
adelanto_2_2) y canales 6 y 7 correspondiente a los pines 9 y 10 para el voltaje pico y la
corriente pico en la fase tres (voltaje_ent3, corriente_ent3, adelanto_3_3).
3.4.4 Programación para adquirir el valor de potencia activa
La potencia activa por fase ya ha sido determinada en este estudio, por lo tanto vamos
a utilizar el microcontrolador como canal para que sea viable llevar el valor de potencia activa
hasta el computador y ser procesado por la interfaz gráfica.
Figura 3.32 Diagrama de flujo de la programación para adquirir el valor de potencia activa en laprimera fase.
52
Figura 3.33 Programación para adquirir el valor de potencia activa en la primera fase.
En la figura 3.33 se muestra la programación realizada para la adquisición del
valor de potencia activa consumida por la primera fase del laboratorio, la cual consiste en:
Inicializar las variables estado_periodo y bandera_onda_volt en cero.
Mientras la variable estado_periodo sea igual a cero:
1. le damos valor 1 a la variable bandera_onda_volt.
2. le damos valor 1 a la variable estado_periodo.
3. limpiamos el canal 2, correspondiente al pin 4 del microcontrolador.
4. esperamos 20 µs.
5. leemos el canal 2, lectura correspondiente al valor de potencia activa consumida por la
fase uno y almacenamos este valor en la variable potencia1.
6. esperamos 500 ms y le damos a la variable bandera_onda_volt el valor de cero.
De esta manera tenemos almacenado y listo para ser enviado al computador el
valor de la potencia activa consumida por la fase uno del laboratorio.
53
Un procedimiento similar a este se lleva a cabo para la adquisición del valor de
potencia activa consumida por las fases dos y tres del laboratorio, sólo difieren en los canales
a utilizar y en las variables definidas, canal 5 correspondientes al pin 8 para la potencia activa
consumida por la fase dos (potencia2) y canal 8 correspondiente al pin 35 para la potencia
activa consumida por la fase tres (potencia3).
3.4.5 Programación para el envío de datos
Una vez obtenidos todos los datos necesarios para este estudio, procederemos a
enviarlos al computador, la figura 3.34 muestra el procedimiento de llamadas a la función
write_reg del protocolo de comunicación MODBUS.
Figura 3.34 Programación para enviar los datos al computador.
La función write_reg asigna una posición única a cada variable para
posteriormente enviársela al esclavo, y de esta manera sin importar el orden en que empiece a
54
enviar los datos, el esclavo entenderá debido a la posición que le fue impuesta a la variable, a
que valor corresponde, esto consiste en:
Si el valor de la variable estado_periodo es igual a 1.
1. convertir a hexagecimal el valor de la variable voltaje_pico1_ent.
2. imprimir este valor.
3. llamar a la función write_reg para que imprima el valor a través del protocolo de
comunicación MODBUS, asignándole a esta variable la posición cero.
4. esperar 300 milisegundos.
Este procedimiento se repite para todas las variables adquiridas, asignándoles las
posiciones desde la 0 para la variable voltaje_pico1_ent sucesivamente hasta la posición 11
para la variable potencia3.
La asignamos el valor 0 a la variable estado_periodo.
La asignamos el valor 1 a la variable calculo_adelanto_atraso.
De esta manera se completa el proceso y comienza nuevamente.
Figura 3.35 Diseño del acondicionador del microcontrolador.
55
La figura 3.35 muestra el diseño realizado para la implementación de la tarjeta de
adquisición y acondicionamiento de las señales entrantes y salientes del microcontrolador, este
diseño unido al de las tarjetas acondicionadoras de señales de tensión y corrientes serán unidas
en una sola tarjeta, a continuación se muestran en las figuras 3..36 y 3.37 los diseños de los
diagramas de circuitos impresos implementados.
Figura 3.36 Diagrama de circuito impreso de la tarjeta acondicionadora de señales de tensión,señales de corriente y microcontrolador, cara de componentes.
56
Figura 3.37 Diagrama de circuito impreso de la tarjeta acondicionadora de señales de tensión,señales de corriente y microcontrolador, cara de pistas y componentes de montaje superficial,
visto desde arriba de la tarjeta.
57
3.4.6 Fuente de alimentación
Figura 3.38 diseño de la fuente de tensión alimentadora de las tarjetas de adquisición dedatos.
A BFigura 3.39 Diagrama de circuito impreso de la fuente de tensión alimentadora de las tarjetas de
adquisición de datos, (A) cara de componentes, (B) cara de pistas y componentes de montajesuperficial, visto desde arriba de la tarjeta.
58
La figura 3.38 muestra el diseño realizado para la implementación de la fuente de
alimentación, también se muestra en la figura 3.39 los diseños de los diagramas de circuitos
impresos implementados.
Para desarrollar todos los diseños de las tarjetas a utilizar en este estudio se utilizó el
programa Eagle de la empresa Cadsoft el cual no realiza simulaciones de circuitos, sólo es
utilizado para el diseño de PCBs (Printed Circuit Board), al diseñar las tarjetas se tomo en
cuenta las consideraciones expuestas en el articulo llamado Técnicas de diseño, desarrollo y
montaje de circuitos impresos (Salas P. Robert, Pérez A. José, Ramírez Jimer, 2008). La
técnica utilizada para la fabricación de estas tarjetas fue la elaboración de PCBs mediante
ataque químico.
CAPÍTULO IV
INTERFAZ GRÁFICA
El desarrollo de una interfaz gráfica en un ambiente amigable para el monitoreo
de las variables eléctricas del laboratorio de circuitos y medidas y electrónica de la escuela de
ingeniería eléctrica de la universidad de los andes será realizado utilizando el ambiente de
programación gráfico LabView, este posee un panel frontal y un diagrama de bloques los
cuales a su vez contienen las paletas de control y de funciones respectivamente, estas paletas
suministran al usuario las herramientas necesarias para diseñar la interfaz gráfica; dichas
herramientas (controles, arreglos, indicadores, formulas matemáticas…) vienen presentadas
en una librería muy extensa, a continuación se mostrarán los iconos con de las funciones y VIs
(instrumentos virtuales) seleccionadas por el autor para este estudio.
4.1 FUNCIONES Y VIs DE LA PALETA DE FUNCIONES
MB Serial Init.vi, inicializa el puerto serial especificado a través del protocolo de
comunicación Modbus, para determinar el caso polimórfico a utilizar se deben configurar sus
siguientes entradas:
Mode, selecciona el número de bits de datos que el puerto serial utiliza, las opciones
son:
1. RTU, los datos se representan en el formato binario (8 bits de datos).
2. ASCII, los datos se representan en el ASCII, así que son legibles (7 bits de
datos).
60
ISA resource name, especifica el puerto serial que se abrirá.
Baud Rate, es el índice de transmisión.
Parity, especifica la paridad usada para que cada marco sea transmitido o recibido.
Error in, describe las condiciones de error que ocurren antes de que empiece a
funcionar este VI.
Timeout, específica el plazo máximo, en milisegundos, que esperas este VI para la
respuesta del esclavo antes de lanzar un error.
VISA resource name out, este recurso funciona como nexo para comunicar una nueva
sesión y su clase.
Error out, contiene la información de error. si el error adentro indica que ocurrió un
error antes de que este VI funcionara, el error hacia fuera contiene la misma
información de error, sino, describe el estado de error que este VI produce.
MB Serial Slave Demon.vi, explora constantemente el puerto serial para los comandos
del amo. Cuando detecta un comando del amo, pone al día las tablas de memoria con datos y
también responde a la pregunta del amo para los datos, las entradas de este VI deben coincidir
con las del MB Serial Init.vi, si embargo contiene algunas entradas propias las cuales deben
ser configuradas para determinar el caso polimórfico a utilizar.
Serial Port Setup, se requiere para configurar el puerto serial en el sistema terminal
remoto.
Slave Address, representa la dirección del esclavo en la red de MODBUS. Los amos
utilizan esta dirección para comunicar con el esclavo correcto.
Period, representa la duración de un ciclo de MODBUS, o cuantas veces el esclavo
explora los puertos seriales.
61
MB Slave Init (poly).vi, inicializa las órdenes de 16 bits (para los registros de
tenencia) y las órdenes boleanas (para las bobinas y las entradas discretas).
Holding Registers, representan un arsenal vacío para almacenar los registros de
tenencia.
Coils, representan un arsenal vacío para almacenar las bobinas y entradas discretas.
MB Slave Read All Holding Registers, lee todos los registros de
tenencia de la tabla de memoria del esclavo, a su salida representa la tabla entera usada para
almacenar los registros de tenencia
SMTP Email Send Message, Envía un correo electrónico del texto a una lista de
recipientes, para determinar el caso polimórfico a utilizar se deben configurar sus siguientes
entradas:
Return Address, es la dirección de correo electrónico del remitente del mensaje.
Mail Server, es el nombre o la dirección IP de un servidor válido del SMTP.
Recipients, son el arsenal de secuencias que contiene las direcciones de correos
electrónicos de los destinatarios del mensaje.
Subject, es el título del mensaje a enviar.
Message, es el mensaje de texto a enviar.
Global Variable, se utiliza para tener acceso y para pasar los datos entre
varios VIs
62
Case Structure, tiene uno o más subdiagramas, o casos, que se ejecutan cuando la
estructura que los controla les arroja un valor boleano verdadero o falso.
Event Structure, tiene uno o más subdiagramas, o casos del acontecimiento,
exactamente uno cuyo ejecuta cuando la estructura ejecuta. La estructura del acontecimiento
espera hasta que suceda un acontecimiento, después ejecuta el caso apropiado para manejar
ese acontecimiento.
Flat Sequence Structure, consiste en uno o más subdiagramas que se ejecutan
secuencialmente.
Stacked Sequence Structure, consiste en uno o más subdiagramas, o los marcos, que
ejecutan secuencialmente, se utiliza para asegurarse que un subdiagrama ejecuta antes o
después de otro subdiagrama.
While Loop, Repite el subdiagrama que esté adentro de la estructura el número
de iteraciones especificado (el defecto es uno) hasta que sea habilitado el terminal condicional.
Property Node, se adapta automáticamente a la clase del objeto a que usted se
refiere, Labview incluye los nodos de la característica preconfigurados para tener acceso a
características de la VISA, a características de .NET, y a las características de ActiveX.
Build Array, concatena órdenes múltiples o añade elementos a un arreglo dimensional de
n.
63
Bundle, monta un grupo de elementos individuales, también se puede utilizar esta
función para cambiar los valores de elementos individuales en un grupo existente sin tener que
especificar los nuevos valores para todos los elementos.
Cluster to Array, convierte un grupo de elementos del mismo tipo de datos a un arreglo
(de una dimensión) de elementos del mismo tipo de datos.
Array to Cluster, convierte un arreglo de una dimensión a un grupo de elementos del
mismo tipo que los elementos del arreglo.
Unbundle, divide un grupo en cada uno de sus elementos individuales.
Concatenate Strings, Concatena secuencias de la entrada y las órdenes de una dimensión
de secuencias en una secuencia de salida única.
Append True/False String, Selecciona una secuencia falsa o verdadera según un selector
boleano y añade esa secuencia para encadenarla al texto predeterminado.
Open/Create/Replace File, abre un archivo existente, crea un nuevo archivo, o substituye
un archivo existente, para determinar el caso polimórfico a utilizar se deben configurar sus
siguientes entradas:
File path, es el camino absoluto al archivo.
Operation, es la operación a realizarse.
Access, especifica como usted planea tener acceso al archivo. El defecto es de
lectura/grabación.
Refnum out, es el número de referencia del archivo abierto.
VISA Close, cierra un objeto de la sesión o del acontecimiento del dispositivo
especificado.
64
Write to Text File, escribe una secuencia de caracteres o de un arreglo de secuencias
como líneas a un archivo, para determinar el caso polimórfico a utilizar se deben configurar
sus siguientes entradas:
File, puede ser una trayectoria del refnum o del fichero absoluto.
Text, es los datos que la función escribe al archivo, el texto es una secuencia o un
arreglo de secuencias; esta función añade siempre caracteres de end-of-line.
Format Date/Time String, muestra un valor del grupo fecha/hora o un valor numérico
como tiempo en el formato que se especifica, para determinar el caso polimórfico a utilizar se
deben configurar sus siguientes entradas:
Time format string, específica el formato de la secuencia de la salida.
date/time string, es la secuencia que contiene el formato de la fecha/hora
Merge Errors, combina grupos de la entrada-salida del error de diversas funciones.
Simple Error Handler, indica si ocurrió un error, entrega una descripción del error y
exhibe opcionalmente una caja de diálogo.
Equal, entrega un valor boleano verdadero si las entradas son iguales, sino, entrega falso;
se puede cambiar el modo de la comparación de esta función.
Not, Computa la negación lógica de la entrada; si la entrada es falsa, la función entrega
verdadero; si la entrada es verdadera, la función entrega falso.
Multiply, entrega el producto de las entradas.
Divide, entrega el cociente de las entradas.
Add, entrega la suma de las entradas.
65
Subtract, entrega la diferencia de las entradas.
Greater Or Equal, entrega un valor boleano verdadero si la primera entrada es mayor o
igual a la segunda entrada, sino, entrega un falso.
Less Or Equal, entrega un valor boleano verdadero si la primera entrada es menor o igual a
la segunda entrada, sino, entrega un falso.
Compound Arithmetic, realiza operaciones aritméticas en uno o más casos numéricos, de
arreglos, grupos, o entradas boleanas; las operaciones a realizar son agregar, multiplicarse, Y,
O, o XOR.
Compuerta Or, ambas entradas deben ser valores boleanos o numéricos; si ambas
entradas son falsas, la función entrega un valor boleano falso; sino, entrega un verdadero.
Less, entrega un valor boleano verdadero si la primera entrada es menor a la segunda
entrada, sino, entrega un falso.
Greate, entrega un valor boleano verdadero si la primera entrada es mayor a la segunda
entrada, sino, entrega un falso.
Not Equal, entrega un valor boleano verdadero si las entradas no son iguales, sino, entrega
falso; se puede cambiar el modo de la comparación de esta función.
Select, entrega el valor atado con alambre a la entrada de T o a la entrada de F,
dependiendo del valor del S, si S es verdadero, entrega el valor a T, si S es falso, entrega el
valor a F.
Equal To 0, entrega un valor boleano verdadero si la entrada es igual a 0; sino, esta
función entrega un valor boleano falso.
Not Equal To 0, entrega un valor boleano verdadero si la entrada no es igual a 0; sino, esta
función entrega un valor boleano falso.
66
Feedback Node, almacena un valor de datos a partir de un VI o la ejecución del lazo al
siguiente.
Number To Decimal String, convierte números a cadenas de caracteres decimales, si el
número es flotante o de punto fijo, se redondea a un número entero 64 bits antes de la
conversión.
Number to Hexadecimal String, convierte números a cadenas de caracteres
exadecimales, si el número es flotante o de punto fijo, se redondea a un número entero 64 bits
antes de la conversión.
Decimal String to Number, convierte cadenas de caracteres a números.
4.2 CONFIGURACIÓN DE PUERTO SERIAL
La figura 4.1 muestra los pasos necesarios a seguir en la programación del diagrama de
bloques para configuración del puerto serial.
1. Se utiliza el MB Slave Init para inicializar las órdenes de 16 bits (para los registros de
tenencia), de esta manera, a medida que las tarjetas de adquisición de datos comiencen
a obtener valores y a enviarlos al computador, el programa podrá recibir estos valores
en sus respectivas posiciones para la manipulación de las variables.
2. Dentro del subdiagrama Flat Sequence Structure se utiliza un Global Variable para
darle inicio al instrumento virtual MB Serial Slave Demon.
A. Entrega a posteriores subdiagramas cualquier error que pueda ocurrir en los pasos 1 y
2.
67
3. Se utiliza el MB Serial Init para inicializar el puerto serial COM1 a través del protocolo
de comunicación Modbus, para que trabaje a 9600 bps, en un período máximo de
10000 segundos, sin control de flujo ni paridad y que reciba los datos en el modo RTU.
Figura 4.1 Diagrama de bloques de la configuración del puerto serial e inicio delprograma.
4. Dentro de la estructura While Loop se utiliza el MB Serial Slave Demon para que
explore constantemente en el puerto serial COM1 los comandos que envía el amo y
ponga al día las tablas de memoria de los registros de tenencia a un período de 10000
segundos en modo RTU, es en este instrumento virtual donde especificamos nuestra
dirección como esclavo (247).
B. Entrega a posteriores subdiagramas la dirección del puerto que estamos leyendo
(COM1).
68
C. Entrega a posteriores subdiagramas cualquier error que pueda ocurrir dentro de la
estructura.
5. Se utiliza el Open/Create/Replace File para que abra el archivo llamado historial de
tesis y reemplace en él los datos que tenga guardados con anterioridad y de la orden de
escribir valores monitoreados.
D. Entrega a posteriores subdiagramas la dirección del archivo en donde serán escritos y
guardados los datos monitoreados.
4.3 CLAVE DE ACCESO PARA LOS UMBRALES DE LAS LARMAS
Parte importante de este estudio es que el usuario pueda manipular los valores
umbrales para la generación de alarmas, visto que el monitoreo a distancia podrá hacerse por
cualquier usuario, se hace necesario implementar una clave de acceso, para que así cualquier
usuario pueda monitorear las variables del laboratorio pero sólo aquellos que posean la clave
puedan alterar los umbrales de las alarmas. La figura 4.2 muestra los pasos necesarios a seguir
en la programación del diagrama de bloques para la implementación de la clave de acceso para
los umbrales de las alarmas.
1. El Equal comparará la clave ingresada por el usuario y verificar si es autentica, en la
figura 4.3 se puede observar los indicadores y controladores de los umbrales, también
el indicador dispuesto para ingresar la clave.
2. En caso de que la clave ingresada sea incorrecta, Equal entregará un valor boleano
falso y así el Case Structure ejecutará el caso correspondiente, los usuarios podrán
alterar los valores de los umbrales en el panel frontal pero el programa no los tomará
en cuenta y permanecerán con los valores predeterminados.
3. En caso de que la clave ingresada sea correcta, el Equal entregará un valor boleano
verdadero, en este caso el programa si ejecutará cualquier cambio que el usuario
realice sobre los umbrales.
69
4. Los valores correspondientes a los umbrales para las alarmas ya sean predeterminados
o alterados por el usuario serán transmitidos a posteriores subdiagramas para la
evaluación de las alarmas.
Figura 4.2 Diagrama de bloques de la clave de acceso para los umbrales de las alarmas.
70
Figura 4.3 Panel frontal de la clave de acceso para los umbrales de las alarmas.
4.4 ADQUISICIÓN DE LOS DATOS
Figura 4.4 Diagrama de bloques de la adquisición de datos.
71
1. El MB Slave Read All Holding Registers, lee todos los registros de tenencia de la tabla
de memoria del esclavo y entrega los datos adquiridos en la posición correspondiente
sin importar el orden en que comiencen a ser enviados por el maestro.
2. El Cluster to Array convertirá el grupo de datos a un arreglo (de una dimensión) de
elementos del mismo tipo de datos, para que luego el Unbundle divida este arreglo en
cada uno de sus elementos individuales y así sean entregados a los siguientes
subdiagramas para el estudio y manipulación de las variables medidas por la tarjeta de
adquisición de datos.
3. Cada una de las variables correspondientes a los datos de voltajes pico, corrientes
picos, potencias activas y adelantos atrasos entre las ondas en sus respectivas
posiciones asignadas por el maestro serán ingresadas a un Stacked Sequence donde
secuencialmente se ejecutarán los pasos necesarios la manipulación de las variables.
4. Los errores que puedan ocurrir en los subdiagramas anteriores serán ingresados en el
MB Slave Read All Holding Registers para detener el proceso.
5. Se entregará a posteriores subdiagramas cualquier error que pueda ocurrir en el
proceso de adquisición de datos.
6. La adquisición de datos y los subdiagramas posteriores destinados a la manipulación
de los datos están incluidos en un Event Structure, de esta manera se refrescará el panel
frontal cada 100 ms con los valores almacenados en caso de que estos no cambien u
ocurra algún error o acontecimiento.
4.5 CONFIGURACIÓN PARA LOS VOLTAJES
La figura 4.5 muestra los pasos necesarios a seguir en la programación del diagrama de
bloques para la adquisición y manipulación de los voltajes monitoreados.
72
1. Se adquiere el dato de 16 bits correspondiente al valor pico de la onda senoidal de
voltaje en la primera fase y lo convertimos a una cadena de caracteres exadecimales
mediante el Number to Hexadecimal String.
Figura 4.5 Diagrama de bloques de la configuración para los voltajes.
2. Convertimos la cadena de caracteres en un número, el número que salga de aquí estará
comprendido entre 0 y 1023 para los valores mínimos y máximos de la onda senoidal
de voltaje.
3. Se multiplica el número por el factor de conversión y así obtenemos el valor decimal
de voltaje pico en la primera fase, este valor es mostrado de manera inmediata en el
panel frontal, las derivaciones 3a y 3b del valor de voltaje pico son utilizadas
respectivamente para enviar el valor al archivo contenedor del historial, y para ser
utilizado en los subdiagramas destinados a la generación de alarmas.
4. El valor de voltaje pico es multiplicado por el factor 0.707 para así obtener el voltaje
eficaz en la primera fase, este valor es mostrado de manera inmediata en el panel
frontal.
73
5. A este lazo se le ha llamado Comprobación de Valor Diferente, el Feedback Node
almacena un valor de datos entrante, el primer valor almacenado por defecto es el cero,
este es enviado tanto al Not Equal como al Select, al Not Equal entran entonces el
valor de voltaje pico en la primera fase y el valor anterior a este valor de voltaje que
está siendo enviado por el Feedback Node, son comparados y la respuesta booleana
(verdadera o falsa) es enviada cómo condición al Select, de acuerdo a está decisión el
Select decidirá enviarle al Feedback Node el valor de voltaje pico en la primera fase
que entra en él si la condición es verdadera, es decir, si los valores de voltaje pico en la
primera fase y el valor anterior son diferentes, de lo contrario envía el valor que recibe
del Feedback Node, cualquiera que sea el caso, el Feedback Node almacenará este dato
entrante para volver a realizar la operación una vez que sea medido el próximo valor de
voltaje pico en la primera fase.
Este procedimiento es de vital importancia para la generación de alarmas y para el
llenado del historial, de esta manera nos aseguraremos de que los datos almacenados en
el historial serán sólo los datos diferentes, y como este historial tendrá la hora en la que
se registraron las mediciones, el usuario tendrá conocimiento pleno de las variaciones
de las mediciones durante todo el período que decida poner en funcionamiento el
dispositivo; así también nos aseguraremos que los correos electrónicos enviados cada
vez que suceda una falla, sean sólo uno por falla.
Las derivaciones 5a y 5b del valor booleano de la comparación realizada son utilizados
respectivamente para enviar el valor al archivo contenedor del historial, y para ser
utilizado en los subdiagramas destinados a la generación de alarmas.
74
Figura 4.6 Diagrama de bloques para el envío de correo electrónico cuando el voltaje enla primera fase supere el umbral permitido.
1. El primer Case Structure se activará cuando la Comprobación de Valor Diferente
entre los voltajes picos de la primera fase sea verdadera, de lo contrario, no se activara
y así nos aseguraremos de que sea enviado un solo correo electrónico a los
destinatarios por cada falla que ocurra.
2. Es el valor de voltaje pico medido en la primera fase.
3. Es el valor umbral máximo de voltaje en la primera fase ya sea predeterminado o
alterado por el usuario.
4. Aquí se comparan el valor medido con el umbral permitido, si el valor medido supera
el umbral se activará el segundo Case Structure dejando que el SMTP Email Send
Message haga su labor, este instrumento virtual estará configurado con la dirección IP
(127.0.0.1), dirección del remitente (tesis.julio.carpiomaiol.com), direcciones de los
destinatarios (carpiocjuliocmail.com), título del mensaje (problema con la fase uno) y
el mensaje (el voltaje en la fase uno del laboratorio asciende el umbral especificado)
para así enviar el correo electrónico cada vez que ocurra alguna falla de este tipo.
75
Figura 4.7 Diagrama de bloques para el envío de correo electrónico cuando el voltaje enla primera fase no alcance el umbral permitido.
1. El primer Case Structure se activará cuando la Comprobación de Valor Diferente
entre los voltajes picos de la primera fase sea verdadera, de lo contrario, no se activara
y así nos aseguraremos de que sea enviado un solo correo electrónico a los
destinatarios por cada falla que ocurra.
2. Es el valor de voltaje pico medido en la primera fase.
3. Es el valor umbral mínimo de voltaje en la primera fase ya sea predeterminado o
alterado por el usuario.
4. Aquí se comparan el valor medido con el umbral permitido, si el valor medido no
alcanza el umbral se activará el segundo Case Structure dejando que el SMTP Email
Send Message haga su labor, este instrumento virtual estará configurado con la
dirección IP (127.0.0.1), dirección del remitente (tesis.julio.carpiomaiol.com),
direcciones de los destinatarios (carpiocjuliocmail.com), título del mensaje (problema
con la fase uno) y el mensaje (el voltaje en la fase uno del laboratorio desciende el
umbral especificado) para así enviar el correo electrónico cada vez que ocurra alguna
falla de este tipo.
76
Figura 4.8 Diagrama de bloques para el envío del valor de voltaje pico en la primera fasehacia el archivo contenedor del historial y la generación de alarmas visuales en el panel frontal.
1. Es el valor de voltaje pico medido en la primera fase.
2. Es el valor umbral mínimo de voltaje en la primera fase ya sea predeterminado o
alterado por el usuario.
3. Aquí se comparan el valor medido con el umbral permitido, si el valor medido no
alcanza el umbral se obtendrá como respuesta un valor booleano verdadero, de lo
contrario un valor booleano falso.
4. Es el valor de voltaje pico medido en la primera fase.
5. Es el valor umbral máximo de voltaje en la primera fase ya sea predeterminado o
alterado por el usuario.
6. Aquí se comparan el valor medido con el umbral permitido, si el valor medido supera
el umbral se obtendrá como respuesta un valor booleano verdadero, de lo contrario un
valor booleano falso.
7. El Compound Arithmetic en su configuración como compuerta and arrojará un valor
booleano verdadero cada vez que algunos de los casos de los pasos 3 o 6 o ambos sean
77
verdaderos, así se activará una alarma en el panel frontal, en la sección correspondiente
a la primera fase cada vez que ocurra cualquier eventualidad referente al voltaje en esta
fase, en la figura 4.9 se muestra esta alarma.
8. El Compound Arithmetic en su configuración como compuerta and arrojará un valor
booleano verdadero cada vez ocurra cualquier eventualidad en cualquiera de las tres
fases, ya seas referente a voltajes o corrientes, esto es debido a que si el usuario está
monitoreando una fase diferente a la fase en la que está ocurriendo la falla, pueda
notarla y dirigir su atención hacia ella para tomar las medidas pertinentes, en la figura
4.10 se muestra esta alarma.
9. Es el valor de voltaje pico medido en la primera fase.
10. Mediante el Number To Decimal String, convertimos el valor de voltaje pico en la
primera fase a cadenas de caracteres decimales; el Concatenate Strings se encargará de
concatenar el nombre (voltaje en la fase uno=), el valor de voltaje pico medido y
llevado a cadena de caracteres y la unidad (V).
11. Este es el valor final medido de voltaje pico en la primera fase concatenado con su
nombre y unidad, listo para ser recibido por el contenedor del historial.
12. Es el valor booleano de la Comprobación de Valor Diferente entre los voltajes picos
de la primera fase a ser enviado al contenedor del historial para asegurarnos de que
sólo se guarden los datos cuando sean diferentes.
Procedimientos similares a los mencionados hasta ahora en esta parte del capitulo
4 se llevan a cabo para el estudio y manipulación de las variables correspondientes a los
voltajes en las fases 2 y 3 del laboratorio de circuitos y medidas y electrónica de la escuela
de ingeniería eléctrica de la universidad de los andes.
78
Figura 4.9 Panel frontal de la alarma referente al voltaje en la primera fase.
Figura 4.10 Panel frontal de la alarma referente a cualquier eventualidad.
79
4.6 CONFIGURACIÓN PARA LAS CORRIENTES
La figura 4.11 muestra los pasos necesarios a seguir en la programación del diagrama
de bloques para la adquisición y manipulación de las corrientes monitoreadas.
1. Se adquiere el dato de 16 bits correspondiente al valor pico de la onda senoidal de
corriente en la primera fase y lo convertimos a una cadena de caracteres exadecimales
mediante el Number to Hexadecimal String.
2. Convertimos la cadena de caracteres en un número, el número que salga de aquí estará
comprendido entre 0 y 1023 para los valores mínimos y máximos de la onda senoidal
de corriente.
Figura 4.11 Diagrama de bloques de la configuración para las corrientes.
3. Se multiplica el número por el factor de conversión y así obtenemos el valor decimal
de corriente pico en la primera fase, este valor es mostrado de manera inmediata en el
panel frontal, las derivaciones 3a y 3b del valor son utilizadas respectivamente para
enviar el valor al archivo contenedor del historial, y para ser utilizado en los
subdiagramas destinados a la generación de alarmas.
80
4. El valor de corriente pico es multiplicado por el factor 0.707 para así obtener la
corriente eficaz en la primera fase, este valor es mostrado de manera inmediata en el
panel frontal.
5. La Comprobación de Valor Diferente también es aplicada a los valores de corriente por
los mismos motivos ya explicados, las derivaciones 5a y 5b del valor booleano de la
comparación realizada son utilizados respectivamente para enviar el valor al archivo
contenedor del historial, y para ser utilizado en los subdiagramas destinados a la
generación de alarmas.
Figura 4.12 Diagrama de bloques para el envío de correo electrónico cuando la corrienteen la primera fase supere el umbral permitido.
1. El primer Case Structure se activará cuando la Comprobación de Valor Diferente
entre las corrientes picos de la primera fase sea verdadera, de lo contrario, no se
activara y así nos aseguraremos de que sea enviado un solo correo electrónico a los
destinatarios por cada falla que ocurra.
2. Es el valor de corriente pico medido en la primera fase.
3. Es el valor umbral máximo de corriente en la primera fase ya sea predeterminado o
alterado por el usuario.
81
4. Aquí se comparan el valor medido con el umbral permitido, si el valor medido supera
el umbral se activará el segundo Case Structure dejando que el SMTP Email Send
Message haga su labor, este instrumento virtual estará configurado con la dirección IP
(127.0.0.1), dirección del remitente (tesis.julio.carpiomaiol.com), direcciones de los
destinatarios (carpiocjuliocmail.com), título del mensaje (problema con la fase uno) y
el mensaje (la corriente en la fase uno del laboratorio asciende el umbral especificado)
para así enviar el correo electrónico cada vez que ocurra alguna falla de este tipo.
Figura 4.13 Diagrama de bloques para el envío del valor de corriente pico en la primerafase hacia el archivo contenedor del historial y la generación de alarmas visuales en el panel
frontal.
1. Es el valor de corriente pico medido en la primera fase.
2. Es el valor umbral máximo de corriente en la primera fase ya sea predeterminado o
alterado por el usuario.
3. Aquí se comparan el valor medido con el umbral permitido, si el valor medido no
supera el umbral se obtendrá como respuesta un valor booleano falso, de lo contrario
un valor booleano verdadero, así se activará una alarma en el panel frontal, en la
sección correspondiente a la primera fase cada vez que ocurra cualquier eventualidad
referente la corriente en esta fase.
4. El Compound Arithmetic en su configuración como compuerta and arrojará un valor
booleano verdadero cada vez que ocurra cualquier eventualidad en cualquiera de las
82
tres fases, ya seas referente a voltajes o corrientes, esto es debido a que si el usuario
está monitoreando una fase diferente a la fase en la que está ocurriendo la falla, pueda
notarla y dirigir su atención hacia ella para tomar las medidas pertinentes.
5. Es el valor de corriente pico medido en la primera fase.
6. Mediante el Number To Decimal String, convertimos el valor de corriente pico en la
primera fase a cadenas de caracteres decimales; el Concatenate Strings se encargará de
concatenar el nombre (voltaje en la fase uno=), el valor de corriente pico medido y
llevado a cadena de caracteres y la unidad (A).
7. Este es el valor final medido de corriente pico en la primera fase concatenado con su
nombre y unidad, listo para ser recibido por el contenedor del historial.
8. Es el valor booleano de la Comprobación de Valor Diferente entre las corrientes picos
de la primera fase a ser enviado al contenedor del historial para asegurarnos de que
sólo se guarden los datos cuando sean diferentes.
Procedimientos similares a los mencionados hasta ahora en esta parte del capitulo 4 se
llevan a cabo para el estudio y manipulación de las variables correspondientes a las
corrientes en las fases 2 y 3 del laboratorio de circuitos y medidas y electrónica de la
escuela de ingeniería eléctrica de la universidad de los andes.
4.7 CONFIGURACIÓN PARA LAS POTENCIAS Y FACTORES DE
POTENCIAS
1. Se adquiere el dato correspondiente al adelanto atraso entre las ondas de voltaje y
corriente de la primera fase del laboratorio, se evalúa y si es igual a cero corresponderá
a un factor de potencia en adelanto, de lo contrario corresponderá a un factor de
potencia en atraso, estos casos se mostrarán de manera inmediata en el panel frontal,
la figura 4.15 muestra cómo se indican en el panel frontal, la derivación 1a es el valor
booleano correspondiente al factor de potencia en adelanto y será utilizado para
83
concatenar el factor de potencia antes de ser enviado al archivo contenedor del
historial.
2. Se adquiere el dato de 16 bits correspondiente al valor de potencia activa en la primera
fase y lo convertimos a una cadena de caracteres exadecimales mediante el Number to
Hexadecimal String. Convertimos la cadena de caracteres en un número, el número
que salga de aquí estará comprendido entre 0 y 1023 para los valores mínimos y
máximos de potencia activa en la primera fase.
Figura 4.14 Diagrama de bloques de la configuración para las potencias y factores depotencias.
3. Se multiplica el número por el factor de conversión y así obtenemos el valor decimal
de potencia activa en la primera fase, este valor es mostrado de manera inmediata en el
84
panel frontal, las derivación 3a del valor será utilizado para enviar este valor al archivo
contenedor del historial.
4. Se multiplican los valores correspondientes a voltaje eficaz y corriente eficaz en la
primera fase.
5. Se divide la potencia activa en la primera fase obtenida en el paso 3 entre la
multiplicación de del voltaje eficaz y corriente eficaz obtenido en el paso 4 para así
deducir el valor decimal del factor de potencia en la primera fase, este valor es
mostrado de manera inmediata en el panel frontal, las derivación 5a del factor de
potencia en la primera fase será utilizado para enviar este valor al archivo contenedor
del historial.
6. Se divide el factor de potencia en la primera fase obtenido en el paso 5 entre la
potencia activa obtenida en el paso 3 para así deducir el valor decimal de potencia
aparente en la primera fase del laboratorio, este valor es mostrado de manera inmediata
en el panel frontal, las derivación 6a de la potencia aparente en la primera fase será
utilizado para enviar este valor al archivo contenedor del historial.
Figura 4.15 Panel frontal de la visualización del factor de potencia en adelanto.
85
Figura 4.16 Panel frontal de la visualización del factor de potencia en atraso.
Figura 4.17 Diagrama de bloques para el envío de los valores de potencias y factor depotencia de la primera fase hacia el archivo contenedor del historial y a la comprobación de
balances entre las fases del laboratorio.
86
1. Es el valor de factor de potencia calculado para la primera fase.
2. Es el valor booleano correspondiente al factor de potencia en adelanto.
3. Se hace la Comprobación de Valor Diferente para el factor de potencia en la primera
fase del laboratorio esto nos entrega un valor booleano de la comparación realizada
para enviarlo al archivo contenedor del historial y así asegurarnos de que sólo se
guarden los datos cuando sean diferentes.
4. Mediante el Number To Decimal String, convertimos el valor de factor de potencia en
la primera fase a cadenas de caracteres decimales.
5. El Concatenate Strings se encargará de concatenar el nombre (factor de potencia en la
fase uno=) y el valor de factor de potencia calculado llevado a cadena de caracteres.
6. El Append True/False String Seleccionará mediante el valor booleano correspondiente
al factor de potencia en adelanto una secuencia falsa o verdadera y añadirá una de la
cadenas de caracteres (en adelanto para el valor booleano verdadero, en atraso para el
valor booleano falso) al dato entregado en el paso 5 para ser enviado al archivo
contenedor del historial.
7. Es el valor de potencia activa obtenida para la primera fase.
8. Se hace la Comprobación de Valor Diferente para la potencia activa obtenida en la
primera fase del laboratorio esto nos entrega un valor booleano de la comparación
realizada para enviarlo al archivo contenedor del historial y así asegurarnos de que sólo
se guarden los datos cuando sean diferentes.
9. Mediante el Number To Decimal String, convertimos el valor de potencia activa
obtenida en la primera fase a cadenas de caracteres decimales.
10. El Concatenate Strings se encargará de concatenar el nombre (potencia activa en la
fase uno=), el valor de factor de potencia obtenido llevado a cadena de caracteres y la
unidad (W) para ser enviado al archivo contenedor del historial.
87
11. Es el valor de potencia aparente calculada para la primera fase, este valor también es
enviado al diagrama encargado de la comprobación de balance entre las fases del
laboratorio.
12. Se hace la Comprobación de Valor Diferente para la potencia aparente calculada en la
primera fase del laboratorio esto nos entrega un valor booleano de la comparación
realizada para enviarlo al archivo contenedor del historial y así asegurarnos de que sólo
se guarden los datos cuando sean diferentes.
13. Mediante el Number To Decimal String, convertimos el valor de potencia aparente
calculada en la primera fase a cadenas de caracteres decimales.
14. El Concatenate Strings se encargará de concatenar el nombre (potencia aparente en la
fase uno=), el valor de factor de potencia obtenido llevado a cadena de caracteres y la
unidad (VA) para ser enviado al archivo contenedor del historial.
Procedimientos similares a los mencionados hasta ahora en esta parte del capitulo 4 se
llevan a cabo para el estudio y manipulación de las variables correspondientes a las
potencias y factores de potencias en las fases 2 y 3 del laboratorio de circuitos y medidas y
electrónica de la escuela de ingeniería eléctrica de la universidad de los andes.
4.8 CONFIGURACIÓN PARA LA ADQUISICIÓN DE DATOS EN EL
ARCHIVO CONTENEDOR DEL HISTORIAL
1. Son los valores de voltajes, corrientes, potencias y factores de potencia obtenidos y
calculados en cada una de las tres fases que alimentan el laboratorio, así como también
la Comprobación de Valor Diferente para cada uno de los valores.
2. La Comprobación de Valor Diferente para cada uno de los valores mencionados entran
al Compound Arithmetic en su configuración como compuerta and, de esta manera se
arrojará un valor booleano verdadero cuando por lo menos uno de los valores medidos
sea diferente a su anterior, y es entonces cuando se activará el Case Structure
88
asegurando que sean guardados los datos en el historial sólo cuando estos sean
diferentes, así ahorramos espacio en el archivo y será mas directa la búsqueda de algún
dato en particular por parte de los usuarios.
Figura 4.18 Diagrama de bloques para la adquisición de datos en el archivo contenedordel historial.
3. El Format Date/Time String será el instrumento encargado de proporcionarnos la fecha
y hora tanto en cada uno de los paneles frontales destinados a cada una de las fases y
también será el inicio en cada uno de los muestreos de datos guardados en el historial
para que el usuario determine de manera clara y concisa la fecha y hora en la que se
realizo cada medida.
89
4. Una vez que el Case Structure sea activado el Bundle tomará la fecha, hora y todos los
datos medidos y calculados y montará un grupo de estos elementos individuales.
5. El Cluster to Array convertirá el grupo de elementos individuales a un arreglo (de una
dimensión) del mismo tipo de datos.
6. A través de este cable el Open/Create/Replace File envía la dirección del archivo
contenedor del historial.
7. El Write to Text File recibe los datos y los escribe en el archivo del cual se le ha
enviado la dirección.
4.9 CONFIGURACIÓNPARA EL CÁLCULO DEL BALANCEEN LAS
FASES DEL LABORATORIO
La figura 4.19 muestra los pasos necesarios a seguir en la programación del diagrama
de bloques para la obtención de los balances entre las fases del laboratorio a través de la
manipulación de las potencias aparentes calculadas.
1. Es el valor de potencia aparente calculado para la primera fase.
2. Es el valor de potencia aparente calculado para la segunda fase.
3. Es el valor de potencia aparente calculado para la tercera fase.
4. Se calcula el 10 % del valor de potencia aparente de la primera fase.
5. Se le suma y se le resta su 10 % al valor de potencia aparente de la primera fase.
6. Se comprara si el valor de potencia aparente de la segunda fase es mayor que el valor
de potencia aparente de la primera fase más su 10 %, y si es menor que el valor de la
potencia aparente de la primera fase menos su 10 %.
90
7. La combinación de las compuertas lógicas Or y Not demostrará directamente en el
panel frontal cuando las fases 1 y 2 estén balanceadas (si no se cumplen ninguna de las
comparaciones hechas en el paso 6), y cuando no lo estén (si se cumple alguna de las
comparaciones hechas en el paso 6).
Figura 4.19 Diagrama de bloques para el cálculo del balance en las fases del laboratorio yfinalización del programa.
8. Se comprara si el valor de potencia aparente de la tercera fase es mayor que el valor de
potencia aparente de la primera fase más su 10 %, y si es menor que el valor de la
potencia aparente de la primera fase menos su 10 %.
9. La combinación de las compuertas lógicas Or y Not demostrará directamente en el
panel frontal cuando las fases 1 y 3 estén balanceadas (si no se cumplen ninguna de las
comparaciones hechas en el paso 8), y cuando no lo estén (si se cumple alguna de las
comparaciones hechas en el paso 8).
10. Se calcula el 10 % del valor de potencia aparente de la segunda fase.
91
11. Se le suma y se le resta su 10 % al valor de potencia aparente de la segunda fase.
12. Se comprara si el valor de potencia aparente de la tercera fase es mayor que el valor de
potencia aparente de la segunda fase más su 10 %, y si es menor que el valor de la
potencia aparente de la segunda fase menos su 10 %.
13. La combinación de las compuertas lógicas Or y Not demostrará directamente en el
panel frontal cuando las fases 2 y 3 estén balanceadas (si no se cumplen ninguna de las
comparaciones hechas en el paso 12), y cuando no lo estén (si se cumple alguna de las
comparaciones hechas en el paso 12).
14. Son los errores que puedan ocurrir en los subdiagramas anteriores.
15. La compuerta lógica Or utilizará ya sea cualquier error ocurrido en subdiagramas
anteriores o la orden de Stop generada por el usuario desde el panel frontal para
detener el MB Serial Slave Demon.vi y el While Loop que contiene la programación
para la adquisición y manipulación de los datos y de esta manera detener el proceso.
16. Entrega al VISA Close la dirección del puerto que estamos leyendo (COM1) para que
cierre la sesión al momento de ocurrir una falla.
17. Son los errores que puedan ocurrir en los subdiagramas anteriores entregados al VISA
Close.
18. El Merge Errors combinará los diversos errores ocurridos en los distintos
subdiagramas de nuestro programa.
19. El Simple Error Handler recibirá la información enviada por el Merge Errors y por
consiguiente indicará si ocurrió algún error en los distintos subdiagramas de nuestro
programa, entregando una descripción del error en una caja de diálogo.
92
Figura 4.20 Panel frontal de la visualización del balance de potencias de la primera fasescon las demás.
4.10 Publicación del Panel Frontal
La publicación del panel frontal se realizará utilizando la herramienta Web
Publishing Tool, la cual al ser seleccionada proporciona una plantilla a llenar con los
requerimientos dispuestos por el autor tales como nombre con el cual se guardo el
proyecto, modo de transmisión ya sea bidireccional (siendo este el utilizado en este
estudio), sólo enviar una foto o enviar una foto que se refresque cada cierto tiempo,
titulo, leyenda superior e inferior; luego proporciona los datos de almacenaje como
nombre del archivo (proyecto.html), directorio donde se salva la pagina (C:/archivo de
programas/Nacional instruments/LabVIEW 8.5/www) y el dato a ser ingresados desde
el computador remoto necesarios para realizar el monitoreo a distancia
(http://desktop/proyecto/.html), estos pasos se muestran en las figuras 4.21 y 4.22.
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Figura 4.21 Panel frontal principal y selección de las herramientas utilizadas para lapublicación del mismo.
Figura 4.22 Plantilla a llenar para la publicación del panel frontal.
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CONCLUSIONES
Se hizo la captación de las señales de voltaje y corriente que alimentan el laboratorio a
través de los transformadores de tensión MIYAKO LP-421 y la pinza amperimétrica
del multimetro 266 CLAMP METER respectivamente en cada una de las fases, estos
instrumentos utilizados como transductores arrojaron señales proporcionales a las
corrientes y tensiones que consumen el laboratorio para la alimentación eléctrica de los
equipos utilizados en él.
Se diseñó una tarjeta capaz de adquirir estas señales y manipularlas de manera tal que
los valores correspondientes a la tensión y corriente consumidas por el laboratorio
puedan ser ingresadas al microcontrolador, también se realizó en este paso el cálculo
de potencia activa consumida por fase, esta señales de potencia fueron acondicionadas
para poder ser ingresadas al microcontrolador.
Se estudió e hizo la escogencia del microcontrolador que cumple con las exigencias
requeridas para este estudio, como por ejemplo que posee el numero adecuado de
entradas analógicas.
Se realizó un programa luego de haber hecho el estudio de los lenguajes de
programación necesarios para programar el microcontrolador capaz de tomar las tres
variables por fase (onda senoidal proporcional de voltaje consumido, onda senoidal
proporcional de corriente consumida, señal proporcional de potencia activa consumida)
y manipularlas de tal manera de adquirir los valores requeridos para el estudio (voltaje
pico por fase, corriente pico por fase, factor que indica el adelanto o atraso del factor
de potencia por fase, potencia activa por fase), se utilizaron los protocolos de
comunicación RS-232 y Modbus luego de su previo estudio para realizar la
comunicación entre el microcontrolador y el computador.
La tarjeta de adquisición de datos es alimentada por una fuente diseñada e
implementada en este estudio para que supla las necesidades requeridas por parte de
todos los componentes electrónicos utilizados en la tarjeta.
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Se realizó el diseño e implementación de una interfaz gráfica capaz de adquirir los
datos enviados por el microcontrolador y manipularlos para obtener y mostrar en
pantalla en un ambiente amigable todos los datos requeridos en este estudio (voltaje
pico y eficaz por fase, corriente pico y eficaz por fase, potencias activas y aparentes
por fase, factor de potencia con se respectivo factor de adelanto o atraso por fase y el
balance entre las fases) a través del software Labview.
La interfaz gráfica realizada también es capaz de almacenar los datos supervisados
acompañados de la fecha y hora exacta en que fueron captados en un archivo
contenedor del historial, mostrar una alarma en el panel frontal cada vez que los datos
monitoreados salgan del rango determinado por el usuario del equipo como valedero,
enviar un correo electrónico a los destinatarios especificados por el usuario cada vez
que ocurra una llamada de alarma indicando en que fase y en que tipo de variable
ocurrió la falla, transmitir el panel frontal en tiempo real a través de Internet para la
supervisión remota de las variables del laboratorio y cuenta con un sistema de accseso
para que los usuarios autorizados puedan de manera local o remota cambiar los
umbrales del sistema de alarma.
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RECOMENDACIONES
Utilizar una pinza amperimétrica específicamente diseñada para entregar un voltajeproporcional a la corriente que circula por ella sin tener que alterar su configuracióninterna.
Implementar comunicación a través de medios inalámbricos entre la tarjeta deadquisición de datos y el computador.
Implementar un sistema de acceso remoto capaz de registrar a todos los usuarios quedeseen supervisar la alimentación del laboratorio, llevando un registro de la fecha yhora en la cual accedieron al sistema de supervisión.
Implementar el uso de una memoria externa en el sistema de supervisión que permita alos usuarios extraer el historial de datos sin tener que detener la supervisión dellaboratorio.
Hacer los ajustes necesarios tanto en la tarjeta de adquisición de datos así comotambién en la interfaz gráfica para que el sistema sea capaz de registrar los armónicosen la red que alimenta el laboratorio.
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