Proyectolabview.docx

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INSTRUMENTO VIRTUAL PARA EL CONTROL DE TEMPERATURA

AUTOR (ES):

CARLOS ALBERTO LAGOS RAMOS

181195

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA FACULTAD DE INGENIERIAS PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA MECANICA Ocaña, Colombia

Octubre de 2016

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INSTRUMENTO VIRTUAL PARA EL CONTROL DE TEMPERATURA

AUTOR (ES): CARLOS ALBERTO LAGOS RAMOS

181195

Director: Juli Andrea Camperos Título de postgrado

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA FACULTAD DE INGENIERIAS PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA MECANICA Ocaña, Colombia

Octubre de 2016

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ÍNDICE Pág.

Capítulo 1. TITULO. ................................................................................................................. 5 1.1

Planteamiento Del Problema ....................................................................................... 5

1.2 Formulación Del Problema ............................................................................................... 5 1.3 Descripción Del Problema ................................................................................................ 6 1.4

Objetivos ..................................................................................................................... 6

1.4.1

General ................................................................................................................. 6

1.4.2

Específicos. .......................................................................................................... 6

1.6 Limitaciones ..................................................................................................................... 6 1.7 Delimitaciones .................................................................................................................. 7 1.7.1

Geográfica ............................................................................................................ 7

1.7.2

Conceptual ........................................................................................................... 7

1.7.3

Operativa .............................................................................................................. 7

Capítulo 2. Marco Referencial ................................................................................................... 8 2.1 Marco Histórico ................................................................................................................ 8 Sistema de adquisición de datos de humedad y temperatura utilizando tecnología aire y labview ................................................................................................................................ 8 Sistema de monitoreo de temperatura, humedad y gas para generar alertas de un ambiente no adecuado en los jardines infantiles. ................................................................................ 8 2.2 Marco Conceptual............................................................................................................. 9 ¿Qué es LabVIEW? ............................................................................................................. 9 ¿Qué es un Dispositivo DAQ? .......................................................................................... 10 Programación Gráfica ....................................................................................................... 10

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Sensor ................................................................................................................................ 11 2.3 Marco Teórico ................................................................................................................ 11 Sistema.................................................................................................................................. 11 Adquisición de datos (DAQ) ............................................................................................. 11 TARJETA USB-6001 ....................................................................................................... 12 SENSORES DE TEMPERATURA .................................................................................. 12 Capítulo 3. Metodología .......................................................................................................... 13 3.1 Tipo De Investigación .................................................................................................... 13 3.1.1. Etapas del proyecto ................................................................................................. 13 Capítulo 4. Desarrollo del proyecto por medio de las actividades propuestas. ...................... 14 Conclusiones ............................................................................................................................ 15 Referencias Bibliográficas ....................................................................................................... 16

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Capítulo 1. TITULO.

1.1 Planteamiento Del Problema El control de temperatura juega un papel importante en los procesos industriales, el control adecuado de esta variable nos permite obtener una alta productividad y calidad en el producto, esto exige una alta precisión en el control de temperatura. Las aplicaciones típicas son de procesos térmicos, hornos, calderas, inyección de plástico, cámaras de refrigeración, invernaderos, entre otras. La industria automotriz abarca varios procesos de fabricación en los cuales son procesados diferentes materiales, existen diferentes procesos en el área médica que pueden ser monitoreados y optimizados a través de la medición de temperatura. Los medidores de temperatura sin contacto son una parte muy importante en la producción y procesamiento del metal. A través del uso de dispositivos de medición, se puede lograr una alta calidad de los productos, así como una reducción de los costos del proceso a través de la optimización del mismo. En el mantenimiento preventivo es cada vez más importante; en la inspección de las instalaciones eléctricas, mecánicas o de aire acondicionado, los instrumentos virtuales creados por medio del software LABVIEW ayudan a detectar fallas y defectos.

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consiguiente, en este trabajo se ha planteado, aprender conceptos básicos sobre programación gráfica y manejo de herramientas propias de este software, aplicándolas a datos adquiridos en tiempo real. Para ello se implementa un sistema de control y monitoreo utilizando las aplicaciones de LabView en conjunto con tarjeta USB-6001 y sensores de temperatura.

1.2 Formulación Del Problema ¿Es posible desarrollar e implementar un sistema de monitoreo de temperatura para

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que el usuario indague sobre el estado de las magnitudes de los índices de las variables físicas a monitorear en un determinado tiempo y así mantener una constante revisión del sistema?

1.3 Descripción Del Problema

1.4 Objetivos 1.4.1 General. Desarrollar un sistema por medio de la integración del software de desarrollo de instrumentos virtuales LabView para interactuar con sensores y actuadores para determinar mediante nuestro circuito si la temperatura supera el límite predefinido y activar el sistema de enfriamiento y así mantener la temperatura en un nivel. 1.4.2 

Específicos.

Realizar un estudio sobre los antecedentes de las tecnologías y estándares existentes en el ámbito de control de temperatura y con base en la investigación, plantear una metodología para obtener un diseño rentable.



Con base en la teoría, determinar el equipo necesario (hardware y software) para integrar el sistema.

1.5 Justificación

1.6 Limitaciones El presente trabajo tiene como alcance implementar el software de programación LABVIEW junto a uno de sus complementos como lo es la tarjeta de adquisición de datos (DAQ) USB-

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6001 NI para crear un instrumento virtual que controle la temperatura en un espacio cerrado mediante el accionamiento de un bombillo y un ventilador; el espacio estará monitoreado por un sensor de temperatura conectado al DAQ.

1.7 Delimitaciones 1.7.1

Geográfica.

La aplicación del proyecto se llevará a cabo en Ocaña Norte de Santander. 1.7.2

Conceptual.

Software Labview, programación grafica (G), National Instruments, Sensor de temperatura, DAQ, Control de temperatura. 1.7.3

Operativa.

Las asesorías correspondientes serán dirigidas por la docente de la materia, se trabajará parte del proyecto en casa y la otra parte en el laboratorio de electrotécnicas. 1.7.4 Temporal. El proyecto en todas sus partes se realizará en dos meses, ocupando octubre y noviembre del presente año.

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Capítulo 2. Marco Referencial

2.1 Marco Histórico Sistema de adquisición de datos de humedad y temperatura utilizando tecnología aire y labview En este proyecto se realiza un sistema de monitoreo y control de temperatura y Humedad de un área específica. La tecnología 1-wire que se basa en la programación de un microcontrolador y el software LabView con la tarjeta de adquisición de datos NI-USB6009. Se detalla la programación de LabView siguiendo cada proceso mediante un diagrama de bloque para luego generar un interfaz entre el computador y el usuario donde se visualiza el monitoreo. Finalmente se crea un prototipo del sistema; etapa de la adquisición, compuesta por sensores de temperatura y humedad junto con la tarjeta de adquisición de datos, la de control que es el ordenador y la de fuerza que maneja la calefacción y el acondicionador de aire. Sistema de monitoreo de temperatura, humedad y gas para generar alertas de un ambiente no adecuado en los jardines infantiles. En el presente trabajo de informe de monografía se mostrará el proceso de desarrollo de un sistema de monitoreo de temperatura, humedad y concentración de gases para generar alertas de un ambiente no adecuado para niños de 0 a 5 años en los centros de desarrollo infantil. Al ser un sistema de información la metodología usada comprende las fases de planeación, análisis, diseño, implementación, pruebas e implantación. En la fase de planeación se describirá el problema a resolver, se plantearán unos objetivos a cumplir, se delimitarán los alcances y las limitaciones del sistema, se justificará el desarrollo de este trabajo, se mostrará

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la fundamentación teórica, y se mostrará la factibilidad de desarrollo de este trabajo. En la fase de análisis se detallarán los requerimientos del sistema, las funciones que tendrá el sistema, la forma en cómo se almacenarán los datos y los elementos para el diseño del prototipo. En la fase de diseño se mostrará el diseño del prototipo, el diseño de la base de datos, el diccionario de datos, el diseño modular, el diseño procedimental, y el diseño de la interfaz de usuario. En la fase de implementación se documentarán los parámetros de la codificación. Por ejemplo: Como identificar clases, métodos, variables, procedimientos, etc. En la fase de pruebas del sistema se incluirán los resultados de cada una de las pruebas hechas a posibles usuarios del sistema; de igual forma los errores encontrados y las sugerencias hechas por los usuarios. En la fase de implantación se mostrarán los requerimientos de software y de hardware para la instalación y posterior puesta en marcha. Por último, estarán las conclusiones del trabajo realizado y la bibliografía usada.

2.2 Marco Conceptual ¿Qué es LabVIEW? LabVIEW es un entorno de desarrollo integrado y diseñado específicamente para ingenieros y científicos. Nativo de LabVIEW es un lenguaje de programación gráfica (G) que utiliza un modelo de flujo de datos en lugar de líneas secuenciales de código de texto, lo que le permite escribir código funcional utilizando un diseño visual que se asemeja a su proceso de pensamiento. Esto significa que usted emplea menos tiempo preocupándose por el por punto y coma y la sintaxis y más tiempo resolviendo los problemas que importan.

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¿Qué es un Dispositivo DAQ? El hardware DAQ actúa como la interfaz entre una PC y señales del mundo exterior. Funciona principalmente como un dispositivo que digitaliza señales analógicas entrantes para que una PC pueda interpretarlas. Los tres componentes clave de un dispositivo DAQ usado para medir una señal son el circuito de acondicionamiento de señales, convertidor analógicodigital (ADC) y un bus de PC. Varios dispositivos DAQ incluyen otras funciones para automatizar sistemas de medidas y procesos. Por ejemplo, los convertidores digitalesanalógicos (DACs) envían señales analógicas, las líneas de E/S digital reciben y envían señales digitales y los contadores/temporizadores cuentan y generan pulsos digitales. http://www.ni.com/data-acquisition/what-is/esa/

Programación Gráfica En un lenguaje de programación gráfica como NI LabVIEW, el mouse es la manera principal de interactuar con el entorno de programación. Dicho esto, el cursor del mouse debe ser capaz de completar diferentes tareas, como seleccionar, cablear, resaltar texto y demás. Este módulo examina las diferentes funciones que el mouse puede realizar en LabVIEW. http://www.ni.com/academic/students/learnlabview/esa/gprogramming.htm

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Sensor 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.

2.3 Marco Teórico Sistema Un sistema puede definirse como “como un conjunto de elementos que interactúan con un objetivo común. Todo sistema está integrado por objetos o unidades agrupadas de tal manera que, constituya un todo lógico y funcional, que es mayor que la suma de esas unidades. A un sistema se le puede considerar como una caja negra que tiene una entrada y una salida.

Adquisición de datos (DAQ) La adquisición de datos (DAQ) es el proceso de medir con una PC un fenómeno eléctrico o físico como voltaje, corriente, temperatura, presión o sonido. Un sistema DAQ consiste de sensores, hardware de medidas DAQ y una PC con software programable. Comparados con los sistemas de medidas tradicionales, los sistemas DAQ basados en PC aprovechan la potencia del procesamiento, la productividad, la visualización y las habilidades de conectividad de las PCs estándares en la industria proporcionando una solución de medidas más potente, flexible y rentable.

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Tarjeta usb-6001 Es un dispositivo DAQ multifunción de bajo costo. El USB-6001 brinda funcionalidad básica para aplicaciones como registro de datos simple, medidas portátiles y experimentos académicos de laboratorio. El dispositivo tiene una cubierta mecánica ligera y es energizado por bus para fácil portabilidad. Puede conectar fácilmente sensores y señales al USB-6001 con conectividad de terminal de tornillo. El controlador NI-DAQmx y la utilidad de configuración incluidos simplifican la configuración y las medidas.

Sensores de temperatura Son dispositivos cuya función es realizar o captar la medición de la magnitud física de temperatura, ya sea en ambientes cerrados y/o abiertos. Sensores de Humedad: son dispositivos cuya función es detectar variables físicas o químicas que determinen la concentración de agua en un medio determinado.

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Capítulo 3. Metodología 3.1 Tipo De Investigación Este proyecto se enfoca desde el punto de vista de la investigación aplicada, buscando información y estrategias actuales sobre la programación grafica (G) y sus aplicaciones para el monitoreo de temperatura; centrándose en generar un producto a partir de la teoría encontrada. 3.1.1. Etapas del proyecto. 3.1.1.1 FASE I.: Construcción de la parte del VI encargada de monitorear la temperatura del medio. 3.1.1.1.1 Actividad 1. Desarrollo del VI encargado de monitorear la temperatura. 3.1.1.1.2 Actividad 2. Puesta a prueba con el ensamble de tarjeta DAQ y sensor de temperatura.

3.1.1.2 FASE II. Construcción de la parte del VI encargado de la selección de casos 3.1.1.2.1 Actividad 1. Programación de la lógica de salida para activar ventilador/bombilla

3.1.1.3 FASE III.: Ensamble y pruebas de funcionamiento 3.1.1.3.1 Actividad 1. Acople de la parte de lógica de salida, es decir el ventilador y la bombilla. 3.1.1.3.2 Actividad 2. Pruebas de funcionamiento

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3.1.1.3.3 Capítulo 4. Desarrollo del proyecto por medio de las

actividades propuestas. En este capitulo se llevó a cabo el desarrollo de las actividades propuestas para cada uno de los objetivos, a traves de XXXX.

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Conclusiones



Se puede concluir que LabView es una de las herramientas más poderosas existentes en simulación y monitoreo, con su ayuda se puede automatizar todo un sistema para una empresa. Pero para implementarlos a mayor escala se necesita una tarjeta de adquisición de datos que tenga más entradas y salidas, y así tener un control total.



Se logró implementar el sistema de control y monitoreo con el uso de las herramientas y protocolos planteados inicialmente.

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Referencias Bibliográficas 

Pallás Areny Ramón. (2004). Sensores y acondicionadores de señal. Recuperado de https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=Eevyk28_fVkC&oi=fnd&pg=PR11&d q=sensor+de+temperatura&ots=JXiO12Drdg&sig=OxPlTqizlyT41Wt14G0lIB0Yck#v=onepage&q=sensor%20de%20temperatura&f=false

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Plataforma National Instrument. Extraído de http://www.ni.com/labview/products/esa/