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INFORME DE ESTACIÓN DE MONITOREO DE TEMPERATURA

GRUPO LAJUCALE

LAURA ANDREA (G11NL38laura)

LEONARDO CORREA (G11NL08leonardo) JUAN GALVIS (G10NL15juan)

CAMILO VALENCIA (G10NL38Camilo)

Informe realizado con el fin de presentar los procedimientos de la realización de la estación de monitoreo de temperatura permanente

Jaime Villalobos Profesor

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

2011

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ÍNDICE OBJETIVOS INTRODUCCIÓN

1. MATERIALES 1.1 Hardware 1.2 Software

2. ¿CÓMO SE HIZO?

2.1 Materiales 2.1 Construcción

2.1.1 Hardware y Programa de Arduino 2.1.2 Visualización de datos en internet

3. RESULTADOS

BIBLIOGRAFÍA ANEXOS

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OBJETIVOS

1. Instalar una estación de monitoreo de temperatura del medio ambiente, que permita la medición y manipulación de datos de manera controlada y continua.

2. Integrar esta estación de monitoreo a una red de monitoreo on-line, donde se pueda ver en tiempo real los datos tomados por

nuestra estación y por otras estaciones vinculadas a la red.

3. Permitir la creación de una base de datos confiable y solida, a disposición de las diferentes entidades vinculadas a la gestión, control y proyección del desarrollo de los recursos naturales, humanos en un entorno local con proyección global.

4. Entablar un nexo de referencia entre el proyecto y la academia.

5. Integrar los intereses interdisciplinarios de las diversas carreras para que coincidan en la ejecución del proyecto.

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INTRODUCCIÓN

En la Universidad de Nacional de Colombia, en la materia de Fisica: Electricidad y Magnetismo, los estudiantes realizamos un proyecto que consiste en establecer unas estaciones de monitoreo de temperatura por toda Colombia con el fin de tomar los datos y realizarles sus respectivos análisis tanto estadísticos como geofísicos. Para lograr esta gran labor se realizaron pequeños grupos de (2 a 4 personas) que a través de diferentes software y hardwares lograron tomar datos a diferentes tiempos con diferentes escalas y graficarlos tanto en Excel como en internet en un mapa geográfico que muestra la ubicación de la estación, la grafica Temperatura vs Tiempo y un registro de datos en Excel. En nuestro grupo se utilizó (en esencia) una placa multifuncional llamada Sigduino (que es la versión colombiana de Arduino) y un sensor LM35. Por eso, este informe pretende mostrar todo el proceso de construcción de dicha estación mostrando todos los pasos que se requirieron, los materiales utilizados, la obtención del software y una descripción general de los materiales utilizados.

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1. MATERIALES

1.1 Hardware Placa Sigduino: Como alternativa a la placa Arduino que es de software y hardware libre se utilizó la placa Sigduino que utiliza el mismo software y un hardware similar, la principal diferencia es que la placa Sigduino es que de fabricación 100% COLOMBIANA, esta placa es fabricada por la empresa Sigma Electrónica, en cuanto al hardware tiene un micro controlador ATmega168P que tiene un mejor desempeño en potencia que el original del Arduino, también cuenta con un puerto MiniUSB que facilita la conexión ya que esta cable es más popular, tiene un costo menor y es más pequeño.

Placa Arduino UNO

Resistencia: Esta cumple la función de proteger al sensor al disipar parte de la energía, y permitir que este pueda dar distintos valores de voltaje de salida normalmente; su valor debe ser bien escogido, ya que este influye en el voltaje de salida que llega al computador, por lo tanto según la resistencia, se usará un factor de conversión apropiado.

Sensor LM35: El circuito integrado LM35D es un sensor de temperatura cuya tensión de salida es linealmente proporcional con la temperatura en la escala Celsius (centígrada) . Posee una precisión aceptable para la aplicación requerida, no necesita calibración externa, posee sólo tres terminales, permite el sensado remoto y es de bajo costo. Algunas de las especificaciones de este sensor son:

Factor de escala: 10mV/ºC ( garantizado entre 9,8 y 10,2mV/ºC) Rango de utilización: -55ºC < T < 150ºC

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Precisión de: ~1,5ºC (peor caso) No linealidad: ~0,5ºC (peor caso)

CI LM35D

Cable USB: Este cable se usará para conectar la estación con la PC.

1.2 Software Arduino: El entorno Arduino de código abierto hace que sea fácil de escribir el código y subirlo a la junta de E / S. Se ejecuta en Windows, Mac OS X y Linux. El entorno está escrito en Java y basado en el procesamiento, gcc-avr, y otro software de código abierto. En caso que no funcione la aplicación es por carencia de un complemento de JAVA es factible que el archivo, este complemento es para la ejecución del compilador; en caso tal se pude descargar de la pagina: http://java.com/es/download/

En conjunto con otros grupos se ha decidido enviar los datos registrados por el Arduino a una página que recoge la información y la grafica, esta funciona como el servidor en donde se monitorea el funcionamiento de cada estación y la temperatura que registran. Esta pagina contiene un mapa con la ubicación de cada estación, y una grafica con la temperatura registrada o leida por el sensor.

Todo este proceso se lleva a partir de una aplicación basada en Python en la cual se hace una lectura del puerto en el cual esta conectado el Arduino y después se es enviado los datos cada segundo, debido a que al ser un puerto serial este solo permite un dato a la vez.

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A su vez este servidor permite descargar lso datos enviados por la estacion y guardados en este. Estos datos se encuentran recopilados en una tabla, la cual se encuentra en un archivo Excel y se presentan de la siguiente forma:

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2.1 CONSTRUCCIÓN 2.1.1 Hardware y programa Arduino PASO NOMBRE DESCRIPCIÓN GRÁFICA

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Instalación del software Arduino.

Descargar y descomprimir el Software Arduino desde la pagina principal según el sistema operativo: <http://arduino.cc/en/Main/Software>

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Montaje y Conexión del Sensor de Temperatura

-Se debe conectar el sensor a la placa arduino de la siguiente manera (Los pines del sensor se especifican en su DataSheet en la parte de anexos): • La tensión Vcc a la entrada de 5V de Arduino • La tierra a la conexión GND de Arduino • La señal a la entrada analógica 2 (se puede elegir cualquier otra pero se deberá tener en cuenta en el programa identificándolo correctamente). -Se conecta la placa al computador.

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Carga del Programa

En el software Arduino, se debe copiar el programa que se encuentra en Anexos. Se presiona el botón

compilar: , para verificar el correcto funcionamiento del programa. Se sube el programa a la placa presionando el

Botón subir a la placa: Se presiona el botón Serial Monitor, para visualizar el funcionamiento del sensor.

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Recomendaciones

Se recomienda colocar toda la parte del Hardware dentro de una caja para protegerla y hacerla más robusta Conectar el sensor mediante un cable de teléfono de al menos 2 metros, para poder manipular con mayor facilidad el sensor.

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2.1.2 Transmición de Datos por Internet

PASO NOMBRE DESCRIPCIÓN GRÁFICA 1

Ingresar a la página

En este paso el usuario que desea visualizar los datos en internet ingresa a la siguiente página: <http://www.soliun.unal.edu.co/estacion/registrarEstacion.php>

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Registro

En la pagina se debe seleccionar o llenar lo siguiente: *Sistema operativo: Windows *Puerto: para saber cual es ingresan al software de arduino y se mira en la barra de herramientas así: Tool-serialport-COM3 *Introducir su nombre de usuario de la universidad nacional

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Elegir ubicación y finalizar registro

Para poder terminar el registro se debe hacer lo siguiente: *Seleccionar la ubicación de la estación: para ello se desplaza con el cursor el mapa hasta llegar a su ubicación y luego se hace 1 clic allí. También se pueden usar las flechas que se ubican en la parte superior izquierda de la página *Luego se hace clic en registrar

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Respuesta al registro

*Al hacer clic en registrar inmediatamente llegará a la bandeja del correo de la Universidad Nacional uno como se muestra en la figura. *Para validar su registro se hace clic en el link que aparece en el mensaje. Inmediatamente aparecerá el mapa con todas las estaciones y allí podrá monitorear su estación.

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Descarga de la aplicación

Al finalizar el registro se debe instalar la aplicación que se encargará de enviar los datos a la página. Para ello se hace lo siguiente: *Ingresar a la siguiente página: <http://www.mediafire.com/?7ox5b7yqobtir9l> *Se hace clic en download que aparece en la página con color verde (como se muestra en la figura). *Se hace clic en descargar que se encuentra en la parte inferior izquierda de la página.

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Instalar aplicación

Al finalizar la descarga del software se realiza lo siguiente: *Se hace doble clic en el archivo descargado. *Inmediatamente aparecerá una ventana a la cual se le debe hacer clic en ejecutar. *Después de lo anterior se hace clic en TODOS los botones que digan siguiente que aparecerán en diferentes ventanas. *El proceso de instalación se observa en las figuras.

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Ejecutar la aplicación

Al finalizar la instalación del software se hace clic en ejecutar para así más adelante poder ver los datos en el mapa.

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Creación del fichero de configuración

Nos dirigimos al correo que llegó cuando se registró la estación y copiamos la información que aparece entre las líneas y lo pegamos en un archivo de bloc de notas. Finalmente lo guardamos con el nombre conf.ini en c:\estacionDeMonitoreo

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Ingreso al progamador de tareas

Se entra al programador de tareas de la siguiente forma: Inicio -> Accesorios -> Herramientas del sistema- > Programador de tareas

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Ingreso a la biblioteca del programador

Se ingresa a la carpeta que se titula Biblioteca del Programador, la cual se encuentra en el panel de la izquierda del programador de tareas.

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Selección de la tarea: estación de monitoreo

En el panel que se encuentra en el centro en la parte superior del programador se pueden visualizar todas las tareas programados del sistema; allí se procede a buscar la tarea estación de monitoreo.

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Búsqueda de las propiedades de la tarea estación de monitoreo

Se selecciona la tarea estación de monitoreo; en el panel de la derecha titulado como acciones se procede a buscar la opción que dice propiedades y se hace clic

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Recomendaciones sobre la ventana propiedades

En la pestaña de general, debe estar seleccionada la opción de ejecutar con los privilegios más altos. En la casilla al ejecutar la tarea, usar esta cuenta de usuario se debe encontrar la cuenta de usuario en la cual siempre se trabaje, o en la cual se va a correr el programa.

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Configuración de las acciones

Hacer clic en editar. En la ventana de editar acción debe llenar la casilla Iniciar en (opcional) con c:\estacionDeMonitoreo\ Se debe hacer clic en Aceptar

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Configuración de las Condiciones

Allí se debe deseleccionar la casilla de Iniciar la tarea sólo si el equipo está conectado a la corriente. Se hace clic en Aceptar.

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Ejecutar aplicación

Ingresar a la carpeta de la estación de monitoreo, la cual se encuentra en la siguiente ruta de acceso: C:\estacionDeMonitoreo . Ejecutar el archivo estación.

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Monitoreo de estaciones

Para poder ver las estaciones se debe ingresar a la siguiente página: <http://www.soliun.unal.edu.co/estacion/verEstaciones.php> Allí podrá hacer lo siguiente: *Ver una gráfica a tiempo real de la estación de monitoreo. *Descargar un documento en Excel que le muestra los datos tomados.

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3. RESULTADOS

Estación de Monitoreo terminada

Mapa de estaciones en la ciudad de Bogotá

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Grafica de Temperatura en tiempo real Archivo en formato Excel con los datos tomados

El resultado de este proyecto ha sido una estación de monitoreo totalmente funcional, además integrada a una red de estaciones que se puede expandir, con una gran base de datos y con grandes posibilidades de manipulación de dichos datos para los estudios de gran variedad de fenómenos.

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ANEXOS ANEXO A. Código del programa de arduino

ANEXO B. esquema del sensor LM35

ANEXO C: CD con todo el software que también se encuentra online.

//declare variables float tempC; int tempPin = 0; void setup() { Serial.begin(9600); //opens serial port, sets data rate to 9600 bps } void loop() { tempC = analogRead(tempPin); //read the value from the sensor tempC = (250 * tempC)/1024.0; //convert the analog data to temperature Serial.println(tempC); delay(500); //wait one second before sending new data }