Avedaño Pérez, JonathanMartínez Laguna, Óscar FernandoLeguizamón Turca, Jonathan David2021-11-022021-11-022014https://repositorio.ecci.edu.co/handle/001/1886La ingeniería electrónica ha contribuido al desarrollo y aplicación de dispositivos para la adquisición de datos por sensores, que han tenido gran impacto en áreas como la Robótica, Mecatrónica, Electromedicina, Industrias energéticas, Industria Militar entre otras. Estos instrumentos se encargan de la adquisición de datos (DAQ), que es el proceso de monitorizar desde un PC un fenómeno eléctrico o físico como voltaje, corriente, temperatura, presión o sonido. Un dispositivo DAQ consiste de sensores, hardware de medidas y un PC con software programable. Entre los sensores comunes se encuentran los termopar, RTD, termistor para temperatura, foto sensor para luz, micrófono para sonido, transductor piezoeléctrico para fuerza y presión, acelerómetro para aceleración, entre otros. En la industria la automatización de sistemas mediante controladores es algo tan necesario como habitual, lo vemos en algunos ejemplos como: Control de potencia en motores de inducción, control de nivel de agua, caudal y presión de procesos químicos entre otros, es muy amplio el uso de controladores PID y el uso de microcontroladores para el desarrollo de los mismos y de sus aplicaciones implementando lenguaje de programación libre que facilite la implementación y el bajo costo de adquisición de estos dispositivos.1 Introducción 1.1 Definición del problema 1.2 Preguntas de Investigación 1.3 Justificación 1.4 Objetivos 1.4.1 Objetivo General 1.4.2 Objetivos Específicos 1.5 Beneficios Esperados 1.6 Delimitación y limitaciones de la investigación 2 Fundamentación teórica 2.1 Controlador PID 2.1.1 Acción Proporcional 2.1.2 Acción Integral 2.1.3 Acción Derivativa 2.1.4 Estructura de un controlador PID Digital 2.1.5 Sintonización del Controlador PID 2.1.6 Método Ziegler-Nichols 2.2 PWM 2.2.1 Aplicaciones del PWM 2.3 Conversor Analógico-Digital y Digital- Analógico 2.4 Comunicación serial 2.4.1 Comunicación Asincrónica 2.4.2 Comunicación Sincrónica 2.5 Comunicación Zigbee 2.5.1 Tipos de Dispositivos 2.5.2 Zigbee VS Bluetooth 2.5.3 Ventajas y Desventajas 2.6 El Microcontrolador 2.6.1 Introducción al Microcontrolador 2.6.2 Microcontrolador Microchip 2.6.3 Microchip PIC18F452 2.6.4 Modulo USART: 2.6.5 Modulo MSSP 2.6.6 Comunicación Serial: 2.6.7 Modulación de ancho de pulsos (PWM) 2.7 Presión 2.7.1 Definición Presión 2.7.2 Presión atmosférica 2.7.3 Presión Hidrostática 2.7.4 Presión Hidrodinámica 2.7.5 Presión Ejercida por Los Líquidos 2.7.6 Unidades de Presión y sus Factores de Conversión 2.7.7 El Efecto Venturi 2.8 Adquisición 2.8.1 Sistema de Adquisición de datos 2.8.2 Características del Acondicionamiento de señal 2.8.3 Conceptos necesarios para la Adquisición de señales 3 Fundamentación Técnica 3.1 Proceso de selección del microcontrolador para la tarjeta programable 3.1.1 Encapsulado 3.1.2 Módulo de Conversión Analógico Digital 3.1.3 Módulo de Captura/Comparación/PWM (CCP) 3.1.4 Características del módulo en modo PWM 3.1.5 Módulo de transmisión Serial 3.1.6 Comunicación entre el PIC y el PC 3.2 ¿Qué es un Sensor? 3.2.1 Especificaciones de un Sensor 3.3 Comparación de Sensores 3.4 Sensor de Presión diferencial MPX5100DP 3.4.1 Función de Transferencia 3.5 Consideraciones del Ruido 3.5.1 Efectos de ruido en el sistema del sensor 3.5.2 Técnicas de filtrado y consideraciones 3.5.3 Resolución, sensibilidad y número de bits 3.6 Cables USB y Norma RS-232 3.7 MAX232 3.8 Módulo XBee Explorer Regulado 3.9 XBee Transceiver 4 Antecedentes 5 Metodología de Diseño y Construcción 5.1 Diseño Metodológico 5.2 Construcción del Modelo de Control 5.2.1 Especificaciones de los Elementos Principales 5.2.2 Procedimiento de Construcción del Modelo de Control 5.2.3 Montaje Final Del Prototipo 5.3 MATLAB 5.3.1 Identificación de sistemas 5.4 Adquisición de datos para Identificación del Sistema 5.4.1 Resultados de la adquisición de datos 5.4.2 Diseño del Controlador 5.4.3 Simulación en Simulink 5.5 Diseño de Interfaces Gráficas 5.5.1 Introducción a la GUIDE 5.5.2 Propiedades de los componentes 5.5.3 Funcionamiento de una aplicación GUI 5.6 Diseño electrónico del hardware 5.6.1 Especificaciones Generales 5.6.2 Diseño del Esquemático y el PCB mediante Kicad 5.7 Configuración módulo Xbee 5.7.1 Configuración del Nodo de Recepción 5.7.2 Configuración del Nodo Sensor 6 Experimentación y Resultados 6.1 Acondicionamiento de Señales 6.1.1 Acondicionamiento de señales del sensor al conversor A/D 6.1.2 Filtración de señales del ruido generado por la bomba 6.2 Pruebas preliminares para la implementación del controlador 6.2 Medición de la presión con voltaje de entrada ascendente-descendente 6.3 Medición de voltaje del sensor MPX5100DP 6.4 Medición de valores con el set point 6.5 Resultados de la adquisición 6.6 Resultados del controlador 6.7 Resultado final del sistema de control Conclusiones Trabajos a Futuro Referencias ANEXO A REGISTRO DE CONTROL (ADCON0) REGISTRO DE CONTROL (ADCON1) Calculo de tiempo de adquisición del conversor A/D Anexo B Circuitos Esquemáticos de Tarjeta Sensor y potencia Diseño Esquemático de la Tarjeta de Control Diseños de placas de circuito impreso Anexo C Controlador por software y modulo serial Anexo D Lista de componentes y relación de precios del proyecto139 p.application/pdfspaDerechos Reservados - Universidad ECCI, 2014Trabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessDispositivosSensoresAdquisición de datosDevicesSensorsData acquisitionhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2