reporte em

7/26/2019 Reporte EM

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AGRADECIMIENTOS

A DIOS por iluminar mi camino.

A mis padres Jorge Argueta Culebro y Emma Alfonzo Kanter por siempre guiar mi camino,a mi ermana Claudia Argueta Alfonzo por siempre darme !nimo y darme el empu"e paracontinuar acia adelante, a mi familia en general, por siempre aberme brindado su apoyoincondicional y aberme mostrado lo #ue es crecer y estar en un ambiente lleno de$alores, amor y fraternidad.

Al ingeniero %ans Israel y al ingeniero Abel Santos, por aberme brindado su apoyo en laelaboraci&n de este proyecto, al Instituto 'ecnol&gico de Comit!n por permitirme realizareste proyecto, Al Instituto 'ecnol&gico de 'u(tla )uti*rrez, por aberme brindado todos los

conocimientos y aberme formado como profesionista.


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'itulo

Construcci&n e Implementaci&n de una estaci&n meteorol&gica $irtual con lab$ie+


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Contenido


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ndice de cuadros gr!ficas y figuras


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CAPITULO 1

INTRODUCCION

ANTECEDENTES

En la actualidad el ser umano re#uiere del conocimiento de las condiciones clim!ticaspara una infinidad de cosas, para lo cual a sido necesario poder cuantificarlas, lo #ue alle$ado a la creaci&n de muc-simos dispositi$os para poder realizar dicas mediciones.

Este conocimiento tiene mltiples aplicaciones, ya sean cient-ficas o informati$as, lascuales se an ido mesclando cada $ez m!s con nuestra $ida diaria, por lo cual el uso de

dispositi$os capaces de medir las condiciones clim!ticas se puede encontrar enpr!cticamente cual#uier medio.

/na estaci&n meteorol&gica es una con"unci&n de di$ersos dispositi$os capaces derealizar mediciones clim!ticas en mucas de las $ariables e(istentes, como lo son la$elocidad del $iento, la temperatura, la irradiaci&n solar en una determinada zona,direcci&n del $iento, umedad relati$a, presi&n, etc. En con"unci&n con estos recursos, enla actualidad se an lle$ado este conocimiento a nue$as perspecti$as, al utilizarlacon"untamente con los mucos recursos tecnol&gicos cibern*ticos #ue e(isten, as- comotambi*n el uso de di$ersos programas #ue nos permiten, en con"unci&n con losdispositi$os f-sicos, poder lle$ar la informaci&n recabada a miles de personas a tra$*s de

las distintas fuentes de informaci&n, como es el caso de la tele$isi&n e internet, la cual,mantiene comunicados y enterados a miles de usuarios en todo el mundo, a tra$*s de losdistintos dispositi$os m&$iles 0tel*fonos celulares, tablets, lap tops, etc1

El siguiente proyecto se desarrolla con la finalidad de apoyar a las carreras de Ingenier-aen Desarrollo Comunitario e Ingenier-a en Inno$aci&n Agr-cola Sustentable del Instituto'ecnol&gico de Comit!n, las cuales an solicitado la ayuda del !rea de electr&nica delmismo instituto, para la implementaci&n de una estaci&n meteorol&gica #ue ser! utilizadapara monitorear, mediante instrumentaci&n $irtual, la umedad, temperatura, luminosidad,$elocidad y direcci&n del $iento en un !rea definida, facilitando de esta forma larealizaci&n de proyectos futuros para las carreras antes mencionadas.

ALCANCES DEL PROYECTO

Dise2o y construcci&n de dispositi$os electr&nicos y $irtuales, #ue permitan laimplementaci&n de una estaci&n meteorol&gica capaz de medir la temperatura,


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$elocidad del $iento, umedad relati$a en el ambiente e iluminaci&n solar en el!rea.3a estaci&n meteorol&gica se utilizara con fines educati$os y de censado en un!rea del Instituto 'ecnol&gico de Comit!n.El $olta"e de alimentaci&n del sistema ser! por medio de una cone(i&n /S4, as-como tambi*n ser! de forma con$encional, proporcionado por las empresasel*ctricas, para algunos de los componentes.

PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO

El sistema a implementarse es una estaci&n meteorol&gica f-sica conectada por medio deun cable al puerto /S4 de una computadora, #ue mantendr! comunicaci&n constantecon el ser$idor de la p!gina del Instituto 'ecnol&gico de Comit!n.

En la figura 5 y 6 podemos $er el sistema implementado con su ubicaci&n final, tanto laubicaci&n de los sensores como de la placa para transmisi&n de datos, respecti$amente.

Figura 1: Sensores colocados en su ubicaci&n final.

Figura 2: 7laca de ad#uisici&n de datos conectada a la computadora.

El sistema completo consta de tres partes, la primera est! conformada por los sensores yla placa de circuito impreso #ue facilita el en$-o de los datos recabados a la segundaetapa, la cual es una placa de ad#uisici&n de datos, en este caso es una placa arduino89, la cual a su $ez, en$iara los datos a la tercer etapa #ue es una computadoraconectada con el ser$idor de la instituci&n.

3os sensores se encargan de captar las diferentes se2ales y transformarlas en se2alesel*ctricas para poder cuantificarlas.

3a tar"eta de ad#uisici&n de datos arduino uno 89 es la #ue tiene precargado el programaa #ue gobierna al sistema, la computadora se encargara de estar subiendo los datosrecabados al ser$idor del Instituto 'ecnol&gico de Comitan.


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CA7I'/3O 6

:undamento teorico

CA7I'/3O 9

PROCEDIMIENTO DE DISEO O REDISEO Y DESCRIPCION DEL SISTEMA

El Instituto 'ecnol&gico de Comit!n cuenta con un sistema de medici&n de $elocidad ydirecci&n del $iento, el cual consta de un anem&metro conectado a un sistema an!logo deregistros y $isualizaci&n de se2al.

7ara modernizar el sistema con el #ue ya cuentan, retomamos el anem&metro antes

mencionado y se emplea "unto con un sensor de temperatura, un sensor de umedad y unsensor de radiaci&n solar, todo implementado con una placa arduino uno 89 y 3ab$ie+,para construir una estaci&n meteorol&gica cuyos datos puede ser monitoreados a tra$*sde la p!gina de la instituci&n.

3a construcci&n de la estaci&n meteorol&gica consta de ; etapas, las cuales sonEDAD G E3OCIDAD DE3IE'O.

El material #ue se re#uiere es el siguiente

5 Sensor de umedad y temperatura D%'55 5 8esistencia de 5H 5 Anem&metro itaci

Debido a las caracter-sticas del sensor de temperatura utilizado, no es necesarioimplementar circuiter-a, las terminales del sensor $an de forma directa en la placa dead#uisici&n de datos 0arduino1, con la resistencia de pullFup en la salida de la terminal delectura de datos, de igual forma el anem&metro utilizado para la medici&n de $elocidad del$iento se conecta directamente en la tar"eta arduino, en ambos casos los sensores est!ncalibrados desde la f!brica con un amplio grado de confianza, por lo consiguiente losa"ustes necesarios para la presentaci&n de los datos, se realizan en la etapa deprogramaci&n.

SEGUNDA ETAPA: Di"'o &"l "*u")a &"l circui(o i)!r"o

7ara la realizaci&n del circuito impreso se utiiza un programa especializado en dise2o decircuitos impresos, de nombre 7C4 izard. Se opta por reunir en la misma placa, lacircuiter-a necesaria para la ad#uisici&n de los datos de cada uno de los sensores,bas!ndose en los es#uemas antes realizados, se busca la forma m!s con$eniente paralas pistas del circuito impreso, uniendo los componentes a tra$*s de estas.


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Figura 2+: Dise2o del circuito impreso mostrando los componentes

Figura 2,: Dise2o para impresi&n del circuito impreso

TERCERA ETAPA: Ela-oraci$% &"l circui(o i)!r"o "% la !laca &" co-r"

7ara realizar la placa de circuito impreso se a utilizado un m*todo #ue conocemos comoplancado de acetato, se a elegido este m*todo debido a su practicidad y ba"o costo, yde acuerdo con los re#uerimientos del dise2o realizado, no es necesario aplicar unm*todo m!s elaborado, ya #ue podemos obtener resultados similares con el m*todoantes mencionado.

A continuaci&n describiremos el procedimiento realizado para la realizaci&n de la placa decircuito impreso por medio del m*todo de plancado de acetato.

El primer paso es imprimir en un acetato para impresi&n l!ser, $arias copias del dise2oantes realizado como se muestra en la fotograf-a @


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Fo(ogra./a ,: Impresiones del dise2o del circuito impreso

7osteriormente se procede a recortar uno de estos dise2os impresos en el acetato y se

corta la placa del tama2o #ue re#uiere el dise2o del circuito, se la$a la placa fen&lica0ba#uelita de cobre1 con "ab&n, o en este caso se li"a, con una li"a de agua ba"o un corrode agua para remo$er el esmalte #ue trae de f!brica, y de esta manera lograr #ue elcircuito #uede impreso en la placa. 7re$iamente recortada.

Se calienta la una planca 0con$encional de uso cotidiano en el ogar1, en uno de losni$eles ba"os, apro(imadamente ? C, y se presiona el circuito impreso en el acetatocontra la placa fen&lica, como se muestra en la fotograf-a ;, poniendo una o"a blancaentre la planca y el acetato para no #uemarlo con la planca, se planca en c-rculosasta #ue la tinta del acetato se traspase a la placa de cobre.

Fo(ogra./a 0: 7lancando el dise2o del circuito en la placa de cobre

/na $ez #ue se tiene el circuito impreso en la placa de cobre, se retoca con un plum&npermanente, y posteriormente se sumerge en una soluci&n de cloruro f*rrico, asta #uecarcoma toda la parte de la placa #ue no est! cubierta con el dise2o del circuito, como sepuede $er en la fotograf-a L, despu*s se la$a con agua y "ab&n, o se li"a, para remo$ertodo el t&ner sobre la placa.

Fo(ogra./a : 7laca despu*s de sumergirla en cloruro f*rrico

Se $erifica #ue las cone(iones de la placa est*n correctas, con la ayuda de un mult-metro./na $ez $erificada la placa, se procede, con la ayuda de un taladro, a abrir los agu"erosdonde entraran las MpatasN de los componentes electr&nicos, una $ez #ue todos losagu"eros est!n ecos, se procede a colocar cada componente en su lugar, teniendoprecauci&n en #ue est*n colocados de acuerdo al dise2o, y posteriormente, se sueldancon esta2o a la placa, para finalizar se realizan las cone(iones e(ternas, como se muestraen la fotograf-a ?.

Fo(ogra./a : 7laca terminada conectada a la tar"eta de ad#uisici&n de datos.


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CUARTA ETAPA: Progra)aci$% 3 r"ali#aci$% &"l )o&"lo 4ir(ual5

El c&digo de programaci&n a sido realizado en lengua"e arduino, para ad#uisici&n dedatos, en con"unci&n con 3ab$ie+, para la parte de interfaz gr!fica, como se $e en la

fotograf-a .

Fo(ogra./a 6: interfaz gr!fica del programa

7ara poder programar se tiene #ue calibrar el sensor de iluminaci&n, lo cual se arealizado con la ayuda de un lu(&metro. De acuerdo a las caracter-sticas de los sensoresde iluminaci&n solar, temperatura, umedad relati$a y $elocidad del $iento, #ue sepresentan en los ane(os 5, 6, 9 y @ respecti$amente, para los dem!s sensores solo sean eco a"ustes mediante el c&digo de programaci&n, puesto #ue $ienen calibrados

desde la f!brica y tienen un muy alto rango de confianza.El c&digo de programaci&n se encuentra en el ane(o ;, y cada l-nea de c&digo estacomentada para facilitar la comprensi&n de su funcionamiento,


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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES5

El sistema implementado cuenta con la capacidad para sol$entar las necesidades yre#uerimientos #ue el Instituto 'ecnol&gico de Comit!n necesita. Con la implementaci&nde este sistema de ba"o costo se puede tener una referencia clara de las mediciones delas magnitudes #ue se re#uieren, con una precisi&n considerablemente buena, puesto#ue no se an utilizado elementos de alta precisi&n, ya #ue estos ele$ar-anrazonablemente los costos.

El dise2o del dispositi$o es simple y muy pr!ctico, sin embargo realiza las funcionesperfectamente al igual #ue un sistema a base de 7IC 0circuito integrado programable1 o

uno a base de 73C 0circuito l&gico programable1, con la $enta"a de no necesitar mucacircuiter-a, lo cual a su $ez reduce los costos.

El sistema propuesto puede ser me"orado, en cuanto a precisi&n se refiere, al sustituir lossensores de ba"o costo por otros de me"or categor-a, como por e"emplo, sustituyendo laresistencia 3D8 por una celda foto$oltaica, o el anem&metro utilizado por uno m!smoderno y #ue no re#uiera de tanto consumo energ*tico.

7ara el correcto desempe2o del sistema y a manera de mantenerse funcionando, serecomienda #ue la computadora #ue se conecta al ser$idor se mantenga encendida todoel tiempo, as- como tambi*n #ue la cone(i&n de la placa de ad#uisici&n de datos sea

mediante un cable /S4, debido a #ue sir$e tanto de alimentaci&n para el circuito, comode transmisor de datos de dica placa a la computadora.

7odr-a implementarse una me"ora a esto al colocar un m&dulo de +ifi para la placaarduino 0a modo de no necesitar la computadora como intermediario de la placa dead#uisici&n de datos y el ser$idor1 y cambiar la alimentaci&n /S4 por una fuente depotencia para conectar todo de forma directa a una toma de corriente, aun#ue estoimplicar-a una in$ersi&n considerablemente mayor, acerc!ndose muco a los sistemassimilares ya e(istentes en el mercado.

7ese a #ue el sistema est! dise2ado para ser durable manteniendo los sensores a la

intemperie, se recomienda re$isar ocasionalmente su correcto funcionamiento, y en dadocaso de presentarse algn incon$eniente, de"ar las reparaciones en manos de alguien conconocimiento en electr&nica.


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4ibliograf-a


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ane(os

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