manual de usuario – fotogoniómetro facultad...

2018

Hernán Alfonso Guarnizo Moreno

Camilo Andrés Santana Gómez

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Manual de Usuario – Fotogoniómetro Facultad tecnológica

1

MANUAL DE USUARIO FOTOGONIÓMETRO – FACULTAD TECNOLÓGICA

Contenido

pag.

Introducción ....................................................................................................................................... 5

Objetivo .............................................................................................................................................. 5

1. Partes del laboratorio ............................................................................................................... 6

1.1. Tablero de distribución eléctrica .................................................................................... 6

1.2. Fotogoniómetro ................................................................................................................. 6

1.3. Módulo de tarjeta .............................................................................................................. 7

1.4. Estación de control ........................................................................................................... 7

1.5. Reflexión ............................................................................................................................ 7

1.6. Módulo de láseres ............................................................................................................ 7

1.7. Fuente de alimentación fotogoniómetro ........................................................................ 7

1.8. Cabezal de fotometría...................................................................................................... 7

1.9. Elementos para equilibrio de peso en los ejes ............................................................ 7

2. Preparación del equipo ............................................................................................................ 9

2.1. Energizar circuitos ............................................................................................................ 9

2.2. Encendido de equipos ..................................................................................................... 9

2.3. Comunicación con estación de control ....................................................................... 10

2.4. Instalación de luminaria y contrapesos ....................................................................... 17

2.5. Ubicación de espejos y cabezal de fotometría. ......................................................... 23

2.6. Ubicación de fotogoniómetro ........................................................................................ 27

3. Software ................................................................................................................................... 28

3.1. Presentación y explicación de funciones de la pantalla de control del

fotogoniómetro ............................................................................................................................ 28

3.1.1. Zona 1: Perfil de velocidad .................................................................................... 28

3.1.2. Zona 2: Zona de luxómetro ................................................................................... 30

3.1.3. Zona 3: Zona de controles .................................................................................... 31

3.2. Pruebas fotométricas ..................................................................................................... 33

2


3.2.1. Prueba de rutina en Automático ........................................................................... 33

3.2.2. Prueba de rutina en manual .................................................................................. 34

4. Tratamiento de datos resultado de la fotometría ............................................................... 35

5. Mantenimiento ......................................................................................................................... 39

Bibliografía ....................................................................................................................................... 40

3


Lista de Ilustraciones

pag.

Ilustración 1. Disposición y partes del laboratorio. ...................................................................... 6

Ilustración 2. Contrapeso disponible para el eje C...................................................................... 8

Ilustración 3. Kit de contrapeso disponible para el eje Gamma. ............................................... 8

Ilustración 4. Interruptores disponibles para el laboratorio. ....................................................... 9

Ilustración 5. Icono de acceso directo de NI Max...................................................................... 10

Ilustración 6. NI Max paso 1. ........................................................................................................ 11

Ilustración 7. NI Max paso 2. ........................................................................................................ 11

Ilustración 8. NI VISA Driver Wizard paso 1. ............................................................................. 12

Ilustración 9. NI VISA Driver Wizard paso 2. ............................................................................. 13

Ilustración 10. NI VISA Driver Wizard paso 3. ........................................................................... 14

Ilustración 11. NI VISA Driver Wizard paso 4. ........................................................................... 14

Ilustración 12. Archivo final para ejecutar programa en LabVIEW . ....................................... 15

Ilustración 13. Comunicación de dispositivos periféricos con LabVIEW . ............................. 16

Ilustración 14. Presentación de botones "Run" - "Run Continuously" - "Stop" ..................... 16

Ilustración 15. Apoyo Auxiliar. ...................................................................................................... 17

Ilustración 16. Brazo de apoyo horizontal (1). ........................................................................... 17

Ilustración 17. Brazo de apoyo vertical. ...................................................................................... 18

Ilustración 18. Pinzas de sujeción de portalámparas. .............................................................. 18

Ilustración 19. Instalación de luminaria paso 1 .......................................................................... 19

Ilustración 20. Instalación de luminaria paso 2. ......................................................................... 19

Ilustración 21. Instalación de luminaria paso 3. ......................................................................... 20

Ilustración 22. Instalación de luminaria paso 4 .......................................................................... 20

Ilustración 23. Instalación contrapeso del eje C. ....................................................................... 21

Ilustración 24. Instalación de contrapeso en el eje Gamma. ................................................... 22

Ilustración 25. Conexión de cables de alimentación de luminaria. ......................................... 23

Ilustración 26. Alineación de elementos presentes en la fotometría. ..................................... 23

Ilustración 27. Alineación de elementos para fotometría - 1. .................................................. 24



4




Ilustración 32. Posición inicial fotogoniómetro. .......................................................................... 27

Ilustración 33. Zona perfil de velocidad. ..................................................................................... 28

Ilustración 34. Zona luxómetro. .................................................................................................... 30

Ilustración 35. Zona de controles. ................................................................................................ 31

Ilustración 36. Tratamiento de datos de la fotometría - 1. ....................................................... 35



Ilustración 39. Ejemplo de una matriz de intensidades lumínicas. ......................................... 39

5


Introducción

Hoy en día está cada vez más generalizado el uso de tecnología y soporte

automatizado en el diseño de sistemas eléctricos y más concretamente de

iluminación y alumbrado, siendo conscientes de los beneficios que estos traen en

aspectos como eficiencia energética, salud y rendimiento óptimo de las

actividades humanas.

Un fotogoniómetro es un equipo fundamental para este fin y puntualmente el que

se encuentra en la Universidad Distrital - Facultad Tecnológica, sirve para realizar

pruebas fotométricas normalizadas C-gamma, obtener la matriz de intensidades

documento básico para el diseño y del cual derivan soportes como curvas polares,

isolux, isocandela, entre otros.

Este manual cuenta con el soporte de la monografía titulada “Rehabilitación,

pruebas y puesta en servicio del fotogoniómetro del laboratorio de iluminación de

la Universidad Distrital Facultad Tecnológica” [2].

Objetivo

El objetivo del presente documento es dar al lector la información necesaria para

utilizar el fotogoniómetro de la Universidad Distrital – Facultad Tecnológica, tanto

en hardware como en software, iniciando por su preparación y puesta a punto

antes de utilizar y posteriormente en pruebas rutinarias manuales o automáticas.

NOTA: Agradecimientos a los ejecutores del proyecto de diseño del

fotogoniómetro [1], ya que gracias a su trabajo fue posible la realización del

presente manual.

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1. Partes del laboratorio

A continuación en la ilustración 1 se presenta un esquema en el cual se identifican

las partes y componentes del laboratorio y su ubicación en el espacio destinado.

Ilustración 1. Disposición y partes del laboratorio.

Fuente: Elaboración propia.

1.1. Tablero de distribución eléctrica

Dicho tablero se encuentra ubicado al ingreso del cuarto oscuro del laboratorio de

iluminación, es un tablero trifásico de 208/110 V 5 hilos, de capacidad de 220 A,

de 30 circuitos, su alimentación proviene de otro tablero ubicado en un cuarto

adyacente al laboratorio. El tablero contiene los interruptores de alimentación de la

fuente del fotogoniómetro, la estación de control, las luminarias de prueba e

iluminación auxiliar del laboratorio.

1.2. Fotogoniómetro

Se encuentra ubicado en el cuarto oscuro, en este se pueden montar las

luminarias para realizar las pruebas fotométricas mediante el giro de sus dos

brazos motorizados de manera que formen una esfera, en cuyo centro es la

luminaria.

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1.3. Módulo de tarjeta

Es un cofre negro metálico, ubicado en el costado lateral izquierdo al ingresar al

cuarto oscuro, contiene la tarjeta PSoC 3 y es la interfaz de comunicación entre el

computador y los elementos periféricos del fotogoniómetro como controladores

para control de motores y codificadores.

1.4. Estación de control

Es el espacio ubicado a la entrada del laboratorio provisto para la computadora

que contiene el software necesario para la interface hombre maquina desde la

cual el operador puede controlar las funciones del fotogoniómetro.

1.5. Reflexión

El laboratorio cuenta con dos espejos ubicados estratégicamente de manera que

puedan reflejar el haz de luz de la luminaria hacia el cabezal de fotometría con el

fin de alcanzar una distancia recomendada por norma IESNA que disminuya el

error de medición.

1.6. Módulo de láseres

Se encuentran ubicados en la parte posterior del fotogoniómetro con su respectivo

interruptor, son 2 láseres con rieles en sentido vertical y horizontal para corregir su

ubicación de acuerdo al centro fotométrico de la luminaria de prueba y con este

centro realizar una ubicación colineal entre espejos y cabezal de fotometría.

1.7. Fuente de alimentación fotogoniómetro

Se encuentra ubicada en la parte inferior del fotogoniómetro, al accionar su

interruptor alimenta los láseres, los drivers del fotogoniómetro y la tarjeta PSoC

con 5 V DC.

1.8. Cabezal de fotometría

El cabezal de fotometría es un cubo plástico que contiene dos sensores

fotoeléctricos conectados a una tarjeta marca Cypress, se sostiene en una

columna metálica con altura modificable mediante riel vertical. Su función utiliza

los sensores fotoeléctricos para recibir la luz proveniente de la fuente y transmitirla

en corriente eléctrica recibida por el módulo de procesador Cypress que realiza la

adquisición, el procesamiento y envío de datos mediante puerto USB de dichos

sensores al computador.

1.9. Elementos para equilibrio de peso en los ejes

Se cuenta con una serie de pesas para ser instaladas opcionalmente en el

costado opuesto de las cargas en los brazos giratorios del fotogoniómetro con el

fin de dar equilibrio y aliviar el esfuerzo de los motores al rotar. A continuación en

la ilustración 2 se presenta el contrapeso utilizado en el eje C y en la ilustración 3

8


el kit de contrapeso para el eje Gamma, compuesto por 4 pesas y sus respectivos

elementos de apoyo para montaje y sujeción como son, 2 platinas, un fleje con

terminación roscada para atornillar y arandelas y tuercas para este.

Ilustración 2. Contrapeso disponible para el eje C.


Ilustración 3. Kit de contrapeso disponible para el eje Gamma.


De la imagen anterior:

(1) Pesas x 4.

(2) Fleje con terminación roscada para atornillar x 1.

(3) Platinas para sujeción x 2.

(4) Arandelas x 8.

(5) Tuerca hexagonal x 4.

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2. Preparación del equipo

2.1. Energizar circuitos

Con el fin de utilizar el equipo se debe iniciar verificando que los interruptores de

alimentación necesarios para el funcionamiento del mismo estén cerrados, en la

ilustración 4 se muestran estos.

Ilustración 4. Interruptores disponibles para el laboratorio.


El grupo de interruptores encerrados en la imagen son los destinados a permitir el

flujo de corriente a los equipos asociados al fotogoniómetro. El interruptor (1)

interrumpe el circuito de iluminación general del laboratorio y la tomacorriente de

estación de control. El interruptor (2) interrumpe el circuito del tomacorriente que

alimenta la fuente ubicada en la parte inferior del fotogoniómetro. El interruptor (3)

(tripolar) controla el circuito de alimentación de las luminarias de prueba, se

recomienda cerrar este interruptor únicamente antes de realizar las pruebas y

luego de que la clavija sea conectada a la toma trifásica con el fin de no conectar

con carga activa.

2.2. Encendido de equipos

CPU. Enchufar y encender el computador de la estación de control. Verificar que

al encender el computador encienda también el cabezal de fotometría, la cual es

energizada por el computador mediante cable USB, deberá dar indicación

luminosa al estar encendidos los leds a su costado lateral.

Fotogoniómetro. Enchufar y encender la fuente del fotogoniómetro. Cuando se

enciende esta fuente los controladores deben dar indicación luminosa de

encendido, además es posible que los ejes movibles del fotogoniómetro queden

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frenados ya que la tarjeta guarda la configuración final del uso anterior, dejando en

estado de “rueda bloqueada” los ejes si este era el caso.

Módulo de tarjeta. Se debe verificar que la tarjeta PSoC tenga un voltaje de 5 V

DC para energizarla provenientes del computador por cable USB. Para la tarjeta

PCI verificar también un voltaje de 5 V DC provenientes de la fuente del

fotogoniómetro. La tarjeta indicara visualmente que está energizada mediante el

encendido de un led. Además, verificar que los cables de comunicación UTP estén

conectados correctamente en cuanto a marcación numérica correspondiente entre

puertos de entrada y cables.

Una vez este encendido el computador de la estación de control se debe proceder

a verificar mediante software el reconocimiento del cabezal de fotometría y la

tarjeta PSoC.

2.3. Comunicación con estación de control

Para verificar la integración de los dispositivos de campo se utiliza el software NI

Max. Este es un software complementario de LabVIEW el cual permite administrar

y gestionar los elementos de campo como dispositivos de adquisición de datos

que sean conectados para enlazarlos con LabVIEW. En la ilustración 5 se

presenta el icono de acceso directo del NI Max.

Ilustración 5. Icono de acceso directo de NI Max.


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Al ingresar en NI Max emergerá la siguiente ventana:

Ilustración 6. NI Max paso 1.


En la lista del costado izquierdo de la ventana dar clic en la opción “Devices and

interfaces”:

Ilustración 7. NI Max paso 2.


Al desplegar la lista generada deben aparecer los nombres de los dispositivos que

han sido reconocidos por el software, entre estos se debe encontrar el

fotogoniómetro (tarjeta PSoC 3) y el cabezal de fotometría (tarjeta PSoC), estos

tienen una numeración determinada que servirá para agregar el dispositivo más

adelante en la pantalla de LabVIEW (tener en cuenta la numeración). Otra

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alternativa es, en la ventana de administrador de dispositivos observar al

desplegar de la lista “NI-VISA”, las palabras fotogoniómetro y luxómetro. De no

aparecer en el listado, es necesario realizar la instalación correspondiente:

Instalación de dispositivos periféricos mediante NI VISA

Es una aplicación de LabVIEW utilizada para comunicar, controlar y configurar los

dispositivos externos de instrumentación conectados al computador mediante la

aplicación de programación de interfaz VISA. Dado que el Modulo de la tarjeta y el

Luxómetro se conectan por USB, es necesario para la CPU un controlador para

cada uno.

A través de NI VISA Driver Wizard se crea para la plataforma Windows un archivo

tipo .INF, con información para el sistema de la configuración que debe ser

asignada para el instrumento, de esta forma, la CPU y LabVIEW con NI VISA

reconocen el periférico. Las siguientes imágenes conllevan a la instalación del

mencionado archivo.

En el menú de inicio se ubica y ejecuta NI VISA Driver Wizard como lo muestra la

siguiente imagen:

Ilustración 8. NI VISA Driver Wizard paso 1.


Al ejecutarse emerge una ventana solicitando información sobre el tipo de

conexión del hardware con la CPU. Dado que la tarjeta de procesamiento PSoC 3

y el Modulo de procesamiento del Luxómetro se conectan por USB, se elige esta

segunda y clicar en siguiente.

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En la ventana siguiente está una lista de dispositivos conectados a la CPU, por lo

cual se debe elegir de la lista aquellos que muestren en la casilla “nombre del

fabricante” o manufacturer Name Luxometer o FOTOGONIÓMETRO. Si no

aparecen dentro de la lista es debido a que están desconectados. Una vez

identificados se procede a clicar en siguiente o next.

El programa sólo permite realizar una instalación por elemento, por lo tanto, debe

ejecutarse dos instalaciones.

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Por último, el paso siguiente es permitir que Driver Wizard instale los archivos en

las carpetas asignadas automáticamente.

NOTA 1: Existe la posibilidad de asignarle nombre diferentes como cambiar la

carpeta de destino de los archivos, se recomienda que el programa se ejecute

según la programado automáticamente.

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NOTA 2: La CPU asigna una direccion interna a los dispositivos conectados de

acuerdo al puerto de entrada. Por lo anterior, la configuración de controlador

establecida por NI VISA Driver Wizard puede verse afectada. Se recomienda que

los puertos de entrada para cada instrumento se mantengan en la misma ranura

durante las sesiones del computador.

Una vez las instalaciones de dispositivos periféricos han sido comprobadas,

ingresar a LabVIEW con la versión dispuesta para el manejo del fotogoniómetro.

Ilustración 12. Archivo final para ejecutar programa en LabVIEW.


Al ingresar aparecerá la pantalla de mando del fotogoniómetro, lo primero que se

debe hacer es comunicar el fotogoniómetro en la pestaña de dispositivos que

aparece en la parte superior izquierda, como indica la imagen y el luxómetro en la

pestaña ubicada en la parte superior derecha, seleccionando la opción que

corresponda con el número y nombre visto previamente en el NI Max. Luego de

realizar lo anterior se debe verificar lectura en el espacio destinado para la gráfica

del luxómetro, con el indicador luminoso presente.

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Ilustración 13. Comunicación de dispositivos periféricos con LabVIEW.


Finalmente, se debe dar clic en el botón “Run” o “Run Continuously” en la barra de

herramientas superior de LabVIEW para dar inicio al programa y que las ordenes

desde el pc tengan efecto en la máquina. Si se quiere detener, dar clic en “abort

execution”. Tener en cuenta que al dar clic en el botón “Run” o “Run Continuously”

el programa desplegara automáticamente una ventana con la opción de guardar

un archivo que exportara LabVIEW , al cual se asignara nombre y destino, en este

se escribirán los datos de la prueba a efectuar, posteriormente estos datos serán

utilizados para generar la matriz de intensidades.

Ilustración 14. Presentación de botones "Run" - "Run Continuously" - "Stop"


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2.4. Instalación de luminaria y contrapesos

La instalación de la luminaria en el fotogoniómetro requerirá los siguientes

elementos:

Ilustración 15. Apoyo Auxiliar.


Ilustración 16. Brazo de apoyo horizontal (1).

Fuente: Diseño y construcción de un fotogoniómetro para el laboratorio de

iluminación de la Universidad Distrital, Sede Tecnológica. [1]

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Ilustración 17. Brazo de apoyo vertical.



Ilustración 18. Pinzas de sujeción de portalámparas.



Además de los anteriores elementos, también se cuenta con los contrapesos

disponibles para ejes C y Gamma vistos en las ilustraciones 2 y 3

respectivamente.

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Procedimiento para instalación:

Paso 1: Sujetar el apoyo auxiliar a la luminaria, atornillándolo en la parte inferior

del portalámparas que corresponda.

Ilustración 19. Instalación de luminaria paso 1


Paso 2: Verificar que el brazo de apoyo horizontal se encuentre instalado a través

del brazo de apoyo vertical y pasar el apoyo auxiliar a través el brazo horizontal.

Ilustración 20. Instalación de luminaria paso 2.


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Paso 3: Graduar en brazo horizontal a una altura conveniente colineal con los

punteros láser y ajustar con los tornillos dispuestos. Graduar al apoyo auxiliar a

una distancia conveniente de manera que coincidan con el ajuste de las pinzas de

sujeción de portalámparas y ajustar con los tornillos dispuestos.

Ilustración 21. Instalación de luminaria paso 3.


Paso 4: Girar manualmente las pinzas de sujeción hasta obtener la suficiente

presión en los laterales de la luminaria, de manera que quede inmóvil.

Ilustración 22. Instalación de luminaria paso 4



En cuanto al equilibrio de peso en los ejes se cuenta con dos contrapesos, cada

uno disponible para el respectivo eje giratorio.

Para instalar el contrapeso del eje C se debe introducir la parte tubular del

contrapeso en el brazo de apoyo vertical y asegurar con los tres tornillos Bristol de

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1/8 de pulgadas con ranuras ubicadas en la parte superior del brazo de apoyo

vertical y en la parte superior de la parte tubular del contrapeso.

Ilustración 23. Instalación contrapeso del eje C.



El otro contrapeso dispuesto debe instalarse en la parte frontal del eje Gamma (eje

paralelo al suelo), este contrapeso está compuesto por un dispositivo en forma de

herradura (2) por el cual encaja un juego de pesas (1) que se ajustan al eje con 2

platinas de sujeción (3) y tuercas y arandelas (5) y (4) respectivamente. Se puede

variar la cantidad de pesas a instalar, según el peso de la luminaria de pruebas, no

necesariamente deben instalarse las cuatro pesas disponibles.

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Ilustración 24. Instalación de contrapeso en el eje Gamma.




Finalmente, se deben conectar los cables de alimentación de la luminaria (cable

amarillo), al par de terminales dispuestos en la placa circular posterior de la

máquina (1), esta placa de anillos rozantes permitirá el giro de los cables de la

luminaria sin enredarlos gracias a un contacto mediante escobillas.

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Ilustración 25. Conexión de cables de alimentación de luminaria.


2.5. Ubicación de espejos y cabezal de fotometría.

Para realizar las pruebas fotométricas es importante que el haz de luz que

proyecta la luminaria llegue en su totalidad al sensor, en este caso el cabezal de

fotometría, para evitar errores en la medida.

Para que esto ocurra se debe alinear correctamente la luminaria con los dos

espejos y el cabezal de fotometría.

Ilustración 26. Alineación de elementos presentes en la fotometría.


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Para lograr la correcta alineación se cuenta con dos láseres que ayudaran a

encontrar las posiciones indicadas de los elementos involucrados.

Al iniciar se debe girar el eje gamma del fotogoniómetro en 180 grados, de forma

que el puntero láser incida al frente de la luminaria, en el centro del bombillo.

Ilustración 27. Alineación de elementos para fotometría - 1.



Nota: Para girar los ejes del fotogoniómetro se deben liberar ya que estarán

engranados y no permitirán el movimiento. Para liberar los ejes se deben activar

los botones: “Eje C libre” y “Eje Gamma libre” dispuestos en el panel principal del

software del fotogoniómetro en LabVIEW. (Ver sección 3.1: presentación y

explicación de funciones de la pantalla de control del fotogoniómetro).

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Una vez fijado el centro de luminaria con el puntero láser se debe mover el eje

gamma del fotogoniómetro unos 90 grados con el fin de que permita dar paso al

haz de luz del láser hacia el primer espejo, este debe estar ubicado en un ángulo

de 45 grados con respecto al rayo incidente, de manera que le permita al haz de

luz del láser continuar su trayectoria con 90 grados de salida, permitiéndole llegar

al segundo espejo. En ese punto se debe repetir el mismo procedimiento para que

la trayectoria del rayo de salida luego de los dos espejos de un giro de 180 grados,

permitiendo que el haz de luz del rayo láser llegue finalmente al sensor del

cabezal de fotometría, se deberá ubicar el sensor fotométrico justo al frente del

rayo láser y esa será su ubicación fija para las pruebas.

Nota: Se debe procurar proteger el sensor de el cabezal del haz de luz generado

por el láser, ya que debido a su sensibilidad al recibir el rayo láser se saturara y

marcara errores en medidas posteriores.

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27




2.6. Ubicación de fotogoniómetro

El fotogoniómetro debe ser ubicado en posición inicial para empezar una prueba,

se ubicara de frente al primer espejo. Para verificar la correcta ubicación, se debe

ir a la pantalla de mando del fotogoniómetro y procurar que la marcación angular

de posición de ambos ejes, se encuentre en cero grados.

Ilustración 32. Posición inicial fotogoniómetro.


Teniendo en cuenta la disposición del cableado de elementos ubicados en el eje

gamma, podría enrollarse cuando este eje gira, se debe tener cuidado de

posicionar el fotogoniómetro adecuadamente para el sentido de giro dispuesto en

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el programa, de lo contrario el cable podría romperse por la tensión asociada al

movimiento.

3. Software

3.1. Presentación y explicación de funciones de la pantalla de

control del fotogoniómetro

La pantalla de control del fotogoniómetro se dividirá en tres zonas para su mejor

explicación, la zona 1: superior izquierda (zona de perfil de velocidad), la zona 2:

superior derecha, (zona de Luxómetro) y la zona 3: inferior (zona de controles).

3.1.1. Zona 1: Perfil de velocidad

Ilustración 33. Zona perfil de velocidad.


En la parte superior de esta zona se encuentra la pestaña para seleccionar el

nombre y numeración dado por NI Max para relacionar y comunicar el

fotogoniómetro.

Perfil de velocidad: En este cuadro se grafica la curva del perfil de velocidad de

los motores tanto del eje Gamma como del eje C, adicionalmente a su alrededor

se encuentran una serie de indicadores con variables relacionadas con la gráfica

como: accel, min_delay, step_delay_inicial, Perfiles C, Perfiles Gamma, cualmotor,

pasos plano C, max_s_lim, accel_lim, decel_start, pasos plano Gamma,

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NperfilesC, NperfilesBeta. (Estos valores son más útiles para los programadores

que para el uso práctico del que genera una rutina de un proyecto de iluminación).

Plano: Este selector permite mostrar los cálculos de las variables relacionadas

con el motor del eje C o del eje Gamma, según se elija, también permite mostrar

únicamente la gráfica para la cual está seleccionado.

Eje Gamma (piloto luz verde): Indica si el selector “Plano” se encuentra en

posición “Eje Gamma”.

Eje C (piloto luz verde): Indica si el selector “Plano” se encuentra en posición

“Eje C”.

Aceleración plano C: Indica el valor de aceleración calculado para el motor del

eje C.

Aceleración plano Gamma: Indica el valor de aceleración calculado para el motor

del eje Gamma.

Velocidad plano C: Es un control, el cual permite que el usuario varíe la velocidad

de movimiento del motor del eje C.

Velocidad plano Gamma: Es un control, el cual permite que el usuario varíe la

velocidad de movimiento del motor del eje Gamma.

Grados plano C: Este control permite modificar el ángulo en el cual el motor del

eje C dará cada paso durante la rutina.

Grados plano Gamma: Este control permite modificar el ángulo en el cual el

motor del eje Gamma dará cada paso durante la rutina.

Automático (piloto luz verde): Esta indicación luminosa muestra el estado del

botón Manual-Automático, ubicado en la zona 3: zona de controles.

Manual (piloto luz verde): Esta indicación luminosa muestra el estado del botón

Manual-Automático, ubicado en la zona 3: zona de controles.

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3.1.2. Zona 2: Zona de luxómetro

Ilustración 34. Zona luxómetro.


En la parte superior de esta zona se encuentra la pestaña para seleccionar el

nombre y numeración dado por NI Max para relacionar y comunicar el luxómetro.

Grafica luxómetro: El cuadro de gráfica permite representar las tendencias del

comportamiento de los dos sensores ópticos integrados en el cabezal de

fotometría en términos de iluminancia Vs tiempo, además de permitir graficar la

frecuencia de registro del sensor y la iluminancia del sensor FSH5711 mediante la

ecuación del coseno cubo.

Alrededor de la gráfica se encuentran indicadores con variables relevantes al

luxómetro como: voltaje en sensor BH1620, voltaje en sensor FSH5711,

iluminancia de sensor BH1620, iluminancia de sensor FSH5711, frecuencia de

sensor, iluminancia con función Log base 10, intensidad luminosa de la ecuación

del coseno cubo, intensidad luminosa con ecuación del inverso del cuadrado de la

distancia, intensidad luminosa hallada con sensor SFH5711 e intensidad luminosa

hallada con sensor BH1620.

Flujo bombilla: Este control es importante porque será base para el cálculo de

intensidad en las ecuaciones del programa, se debe llenar este espacio con el flujo

de la bombilla a probar antes de iniciar la rutina.

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Resistencia: Es un control en el cual se escribe un valor calculado de resistencia

según el comportamiento del sensor, de manera que permita relacionar la

corriente con el voltaje en el mismo. Se recomienda no modificar este valor con el

fin de mantener la sensibilidad del sensor.

Eficiencia luminaria: En este control se debe escribir la eficiencia de la luminaria

a probar para que ingrese en los cálculos del programa.

Altura de montaje: En este control debe ser escrita la altura de montaje, es decir,

la distancia desde la luminaria hasta el cabezal de fotometría para que ingrese en

la memoria de cálculos.

Escritura 2: Con este control se activa la función del programa de grabar valores

de una determinada prueba, se usa para las pruebas y toma de datos manuales.

(Ver 3.2.2: Prueba de rutina en manual).

3.1.3. Zona 3: Zona de controles

Ilustración 35. Zona de controles.


Esta zona cuenta con dos paneles los cuales van relacionados cada uno con un

motor específico en el fotogoniómetro, el motor del eje Gamma y el motor del eje

C. Cada uno de estos cuenta con un indicador de posición en tiempo real dado en

grados, (Grados C y Grados Gamma), también un indicador en forma de puntero

análogo del ángulo de posición en la circunferencia de movimiento.

Arrancar/Parar: Este control permitirá iniciar una rutina (darle arranque a la

maquina) o detenerla cuando se requiera.

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Escritura (piloto luz verde): Este indicador permite mostrar cuando el programa

se encuentra grabando datos relevantes de una determinada prueba, se activa de

forma automática durante la rutina cuando es necesario.

Dirección C: Con este control se permite cambiar el sentido de giro del motor C,

en la posición de la imagen se encuentra en sentido de giro horario. Esta

referencia tiene como base, un observador ubicado frente al equipo.

Dirección Gamma: Con este control se permite cambiar el sentido de giro del

motor Gamma, en la posición de la imagen se encuentra en sentido de giro

horario. Esta referencia tiene como base, un observador ubicado frente al equipo.

Eje C libre: Con este control se permite activar la liberación del eje C para poderlo

mover libremente con la mano o en la otra opción engranarlo y bloquearlo. Es

importante para ubicar los ejes para empezar una rutina o para alinear espejos y

cabezal de fotometría mediante el rayo de luz láser.

Eje Gamma libre: Con este control se permite activar la liberación del eje Gamma

para poderlo mover libremente con la mano o en la otra opción engranarlo y

bloquearlo. Es importante para ubicar los ejes para empezar una rutina o para

alinear espejos y cabezal de fotometría mediante el rayo de luz láser.

Timing-C: Este indicador luminoso se activa cuando la corriente del motor C se

encuentra en etapa inicial o de arranque.

Timing-G: Este indicador luminoso se activa cuando la corriente del motor

Gamma se encuentra en etapa inicial o de arranque.

Overheat-C: Este indicador luminoso de activa cuando la temperatura de

bobinados del motor C excede su límite permitido, sirve como medida de

protección para el motor C.

Overheat-G: Este indicador luminoso de activa cuando la temperatura de

bobinados del motor Gamma excede su límite permitido, sirve como medida de

protección para el motor Gamma.

Manual-Automático: Este control permite escoger la opción de operación del

fotogoniómetro, entre manual y automático, su estado se verá reflejado en los

pilotos de indicación en la parte inferior del perfil de velocidad. Se recomienda

trabajar las pruebas de rutina en automático. (Ver 3.2.1: Prueba de rutina en

automático).

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3.2. Pruebas fotométricas

Para comenzar a realizar las pruebas fotométricas se deben haber realizado los

pasos anteriores de esta guía, también antes de iniciar la prueba a luminarias se

debe tener en cuenta prender la luminaria con un tiempo suficiente de

anticipación, cerrar interruptor trifásico, de manera que permita estabilizar la luz

del bombillo, apagar la luz auxiliar del recinto de pruebas y cerrarlo bien de modo

que no entre ningún rayo de luz externo que genere error en la medida.

Se cuentan con dos métodos de pruebas los cuales se explicaran a continuación:

3.2.1. Prueba de rutina en Automático

Verificar que los dos ejes de giro se encuentren en correcta posición para iniciar.

Verificar que para el sentido de giro seleccionado el cable que pasa por el eje

Gamma pueda girar sin llegar a sufrir una tensión excesiva.

Verificar que los botones de “Eje Gamma libre” y “Eje C libre” se encuentren

desactivados, es decir que los ejes estén frenados y los motores engranados.

Ingresar el valor en el control “Eficiencia luminaria” correspondiente a la luminaria

objeto de la prueba, confirmar con la tecla Enter.

Ingresar el valor en el control “Altura de montaje” según sea la distancia para la

prueba, confirmar con la tecla Enter. (Ver altura de montaje).

Pasar el control Manual-Automático a posición manual, (se debe hacer esto

temporalmente mientras se modifican los valores de velocidad y grados de pasos

en los motores, para poder ver los cambios en estas variables y las demás que

dependen de esto).

Ubicar el selector “Plano” en la posición del eje en el cual se va a empezar a

realizar cambios, en este ejemplo se iniciará en posición “Eje Gamma”.

Modificar el valor del control “Grados plano Gamma”, según se desee para la

prueba, confirmar con la tecla Enter.

Modificar el valor de “Velocidad plano Gamma”, según se desee para la prueba,

confirmar con la tecla Enter. (Se recomienda un valor de 1 en este control). Al

realizar estas modificaciones se podrá observar el cambio en la curva del perfil de

movimiento y en el indicador “Aceleración plano Gamma”.

Ubicar el selector “Plano” en la posición del otro eje al escogido anteriormente con

el fin de realizar las modificaciones en este. (Para este caso será el eje C).

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Modificar el valor del control “Grados plano C”, según se desee para la prueba,

confirmar con la tecla Enter.

Modificar el valor de “Velocidad plano C”, según se desee para la prueba,

confirmar con la tecla Enter. (Se recomienda un valor de 88 en este control). Al

realizar estas modificaciones se podrá observar el cambio en la curva del perfil de

movimiento y en el indicador “Aceleración plano C”.

Devolver el control Manual-Automático, a posición “Automático”, para que la

prueba se realice en automático. (La opción “Manual” es únicamente para

visualizar los cambios realizados en los controles, es importante que las pruebas

rutinarias siempre se hagan en la opción “Automático”.

Dar clic en el botón, “Arrancar/Parar” para iniciar la prueba. El equipo comenzara a

moverse y realizara su prueba de forma automática, si se desea detener la rutina

del equipo en cualquier instante dar clic nuevamente en el botón “Arrancar/Parar”,

si no, el equipo completara su rutina y se detendrá automáticamente cuando

acabe.

Una vez terminada la prueba y cuando el equipo se detenga dar clic en la opción

“Abort execution” de la barra superior de herramientas de LabVIEW para detener

la escritura de datos y finalizar la tabla de intensidades que dará como resultado la

prueba fotométrica.

Ir a donde se haya guardado el archivo resultado de la fotometría y verificar los

datos obtenidos.

3.2.2. Prueba de rutina en manual

Para realizar la prueba de este modo se necesitara disponer de 2 operadores, uno

ubicado en la estación de control y otro dentro del recinto del fotogoniómetro,

detrás de este para moverlo cuando sea requerido.

Verificar que los dos ejes de giro se encuentren en correcta posición para iniciar.

Activar las opciones “Eje Gamma libre” y “Eje C libre”, para que el operador que se

encuentra atrás del fotogoniómetro lo pueda mover con libertad.

Como su nombre lo indica esta prueba se realizara de forma manual, el operador

que se encuentra detrás del fotogoniómetro moverá los ejes de este en los pasos

angulares acordados, la velocidad de movimiento será irrelevante, el movimiento

del fotogoniómetro debe realizarse llevando el patrón de una rutina automática.

Cada vez que se realice un movimiento con el fotogoniómetro, el operador que

mueve este, debe detenerse por unos segundos para darle tiempo al operador que

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se encuentra en la estación de control de que de clic en el botón “Escritura 2” por

un lapso de unos 3 segundos en cada ocasión y luego lo desactive, para que el

programa escriba un conjunto de datos de interés en cada movimiento.

Este proceso debe llevarse a cabo hasta finalizar la prueba como si se tratara de

una prueba automática.

Una vez terminada la prueba dar clic en la opción “Abort execution” de la barra

superior de herramientas de LabVIEW para detener la escritura de datos y finalizar

la tabla de intensidades que dará como resultado la prueba fotométrica.

Ir a donde se haya guardado el archivo resultado de la fotometría y verificar los

datos obtenidos.

4. Tratamiento de datos resultado de la fotometría

El resultado de la fotometría será un archivo, el cual se puede abrir en editores de

texto como bloc de notas o Excel, al abrir el archivo se generan una serie de

columnas con los valores obtenidos en la fotometría en el orden que se muestra a

continuación:

Ilustración 36. Tratamiento de datos de la fotometría - 1.


36


Las columnas estarán dispuestas de la siguiente manera:

Columna A: Ángulos C

Columna B: Ángulos Gamma

Columna C: Intensidad luminosa SFH 5711

Columna D: Intensidad Luminosa BH 1620

Columna E: Intensidad mediante ecuación del coseno cubo

Columna F: Intensidad luminosa mediante ecuación del inverso del

cuadrado de la distancia

Columna G: Iluminancia en sensor SFH 5711

Columna H: Corriente de sensor SFH 5711

Columna I: Frecuencia

Una vez se tenga esta disposición de valores, se puede proceder a generar la

matriz de intensidades correspondiente, de acuerdo al siguiente procedimiento:

Es importante mencionar que para armar la matriz de intensidades únicamente

son necesarios los datos de ángulos y de las intensidades que se requieran, es

decir los datos de la columna A a la F, el resto columnas están disponibles para

otros tipos de análisis o comprobaciones teóricas que se requieran, por lo cual

pueden ser omitidas.

Como se puede apreciar en la imagen anterior en las columnas de ángulo C y

ángulo Gamma, el valor inicial es cero y este valor se repite de ahí en adelante

hasta que el alcance de la foto no permite mostrar más. Esto es así debido a que

el programa está diseñado para registrar en promedio unos 123 valores por cada

pequeño intervalo de tiempo en el cual los motores se detienen luego de cada

paso. Así pues, el procedimiento que se realiza es dejar un único valor en la

pareja de ángulos C y Gamma, en este caso (0,0) y posteriormente seleccionar el

conjunto valores de intensidad luminosa que se requiera para estos ángulos y

hallar su promedio, de esta manera quedará un único valor de intensidad

luminosa, para la pareja ordenada angular (0,0) y así sucesivamente para cada

una de las diferentes parejas de ángulos C y Gamma, dependiendo del valor dado

al iniciar la prueba en la selección de los pasos angulares. El mismo procedimiento

debe hacerse para cualquier columna de intensidad luminosa que se quiera

utilizar.

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También se recomienda eliminar los datos generados mayores a Gamma 90, para

todos los ángulos C, ya que en estos segmentos la luminaria quedara de espaldas

al cabezal de fotometría, la iluminancia será cero y serán datos inservibles para la

prueba. En la siguiente imagen se observa que en la columna Gamma los ángulos

están de 0 a 90, el resto se puede eliminar, al arreglar los datos de este modo el

archivo debe quedar de la siguiente manera, en este caso se le dio tratamiento a

todas las mediciones de intensidad lumínica disponibles:



Algo muy importante a considerar en este punto es el diseño constructivo del

luxómetro, en el cual se utilizaron dos sensores como se explicó previamente, el

SFH 5711 y el BH 1620, es fundamental saber que cada uno de estos se

comporta de diferente manera, siendo el 5711 más cercano a la curva fotópica de

sensibilidad de la visión y comportándose bien en general en valores de

iluminancias medias o altas, mientras que el 1620 se acerca más a la curva

escotópica de visión y su mayor fiabilidad se encuentra en iluminancias bajas, del

orden cercano a 1 lux. Este tipo de diseño es pensado en la complementariedad

de ambos sensores con el fin de obtener un valor más preciso en la matriz de

intensidades.

Conociendo lo anterior, se procede a dejar una única columna de intensidad

luminosa generada por los valores del 5711 en su mayoría y utilizando algunos del

1620 en donde la iluminancia es más baja, generando mayor precisión en este

rango. Para el caso del ejemplo se tomaron como válidos y utilizables, los valores

del BH 1620 que sean de 10 cd o menos, ubicados en los ángulos Gamma 90 y

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algunos de Gamma 75, para el resto de valores se mantienen los del SFH 5711,

en la siguiente imagen se muestra esto, siendo la columna “Medición 1” la

definitiva conformada por las mejores prestaciones de los dos sensores, las

demás columnas de intensidad luminosa se pueden dejar tal como están.



Finalmente se debe formar la matriz de intensidades completando los datos

obtenidos bajo el formato que se muestra en la siguiente imagen y el cual es

usado comúnmente para presentar este tipo de pruebas. En este caso la matriz se

encuentra diseñada para los pasos angulares (45,15) en (C,ɣ) respectivamente,

esto variara en caso de variar la selección de los pasos para cada prueba. Para el

ejemplo se armará la matriz con los datos de la columna “Int. Medición 1”, con

cada columna de intensidades se podrá armar una matriz de intensidades.

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Ilustración 39. Ejemplo de una matriz de intensidades lumínicas.


5. Mantenimiento

Se recomienda en el fotogoniómetro realizar mantenimiento de limpieza en la

zona de anillos rozantes ya que el polvillo generado por el roce con las

escobillas resulta en acumulación de material conductor en detrimento de las

condiciones de aislamiento eléctrico.

Realizar limpieza general y ajuste de borneras y conectores.

Aplicar lubricante a las zonas de engranajes, piñones y donde se requiera.

Terminada cada sesión de pruebas se recomendable desmontar la luminaria y

el sistema de equilibrio de la máquina.

Los espejos deben mantenerlos cubiertos con la tela de protección terminada

cada sesión de pruebas y además realizar limpieza periódica a la superficie con

limpia vidrios de goma.

Realizar limpieza general al recinto.

Gamma C 0 C 45 C 90 C 135 C 180 C 225 C 270 C 315

0 139.99 133.68 129.77 133.97 144.12 147.72 151.66 151.97

15 140.68 140.82 136.6 141.08 139.68 132.59 132.88 140.11

30 137.72 153.78 133.74 175.75 133.3 112.07 112.43 121.82

45 155.15 166.15 112.06 175.73 122.5 95.58 96.65 99.42

60 204.39 109.67 58.54 145.05 120.98 78.84 82.87 84.1

75 131.1 49.26 4.98 83.38 95.38 29.1 16.15 31.12

90 6.71 3.64 2.37 5.99 8.48 5.15 2.67 5.3

Matriz de Intensidades Prueba Ejemplo Medición 1 (Luminaria X) cd/klm

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Bibliografía

[1] Cortés Torres, J. D.; Rodríguez Rodríguez, W. F.; & Cárdenas Franco, H. A.

(2014). Diseño y construcción de un fotogoniómetro para el laboratorio de

iluminación de la Universidad Distrital, Sede Tecnológica. Revista Tecnura,

Edición especial, 173-187.

[2] GUARNIZO MORENO H. A.; SANTANA GÓMEZ C. A.; (2018). Rehabilitación,

pruebas y puesta en servicio del fotogoniómetro del laboratorio de iluminación de

la Universidad Distrital Facultad Tecnológica.Bogotá D.C.:Universidad Distrital

“FJC”.

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