UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

SISTEMAS DE MEDICION

CONTROL DE NIVEL DE TANQUE

PROFESOR: Álvaro Gaitán

INTEGRANTES:

Kelvin Nadir Ramírez Castro Kevin José Blandón Acevedo Marvin Samuel Vallecillo Madriz

AULA:

4T1-Eo FCHA:

19 de agosto del 2014

RESUMEN DEL PROYECTO

El proyecto consiste en el control de nivel de agua de un tanque, este contara con dos estaciones (la estación de censo y la estación base), en la estación de censo, se medirá el nivel del agua y temperatura que tenga el tanque, dichos datos se procesaran y mostraran con un LED multicolor, donde cada color indicara el porcentaje de agua que tenga, al mismo tiempo esta información será enviada de forma inalámbrica a la estación base donde presentara el mismo dato y la temperatura en un Display LCD Otra de las características del proyecto es que tendrá la opción de controlar una bomba eléctrica para llenar el tanque, la cual se activara automáticamente cuando el nivel de agua este bajo, y se desactivara cuando se llene, esto le evitara molestias al usuario. Una meta de este proyecto es ayudar al avance tecnológico de Nicaragua desde el punto de vista que produzca su propia tecnología. Se dividirá el trabajo entre los miembros: alimentación, control de comunicación, y así de tal manera obtener un resultado eficiente, el cual ayudara al medio ambiente y a personas de escasos recursos.

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Antecedentes Una de las principales problemáticas no solamente en nuestro país sino también mundialmente, es la escases de agua potable y sus causas radican en nuestra desconsideración a los recursos vitales que juegan un papel importante en nuestra vida. Las personas habitualmente abren los grifos y olvidan cerrarlos bien o por alguna razón urgente los dejan abiertos en el peor de los casos, esto provoca que el costo del consumo del agua aumente drásticamente, porque no saben con exactitud qué cantidad de cantidad de agua hay en los tanques. Por otra parte, hay lugares donde el agua solamente llega en la madrugada, siendo así se derramaría el agua en los tanques, esto irrumpiría el descanso de las personas.

Justificación Este proyecto es diseñado para personas que quieren tener un control sobre su tanque y así no derramar un recurso tan vital como es el agua. De igual manera pensando en el bienestar de las personas resolviendo sus problemas con el uso de la tecnología. Además uno de los puntos más importantes de este proyecto es evitar el cableado, en lo cual esas conexiones se pueden dañar en un futuro y de la misma se le facilita la vida a las personas. Las principales ventajas del proyecto tenemos:

a) Controlar y supervisar el nivel de agua de un tanque

b) Evitar el cableado a una distancia de aproximadamente 100 metros.

c) El sistema esta adecuado de acuerdo a los requerimientos del cliente y de esa manera está diseñado para personas que no tienen ninguna experiencia técnica.

Objetivo General

Desarrollar un sistema de monitoreo y control remoto de nivel de tanque, usando tecnologías de bajo costo.

Objetivos Específicos

Establecer de manera exitosa el control del nivel de tanque, y lograr que los datos medidos en éste, sean monitoreados de manera inalámbrica desde una estación instalada dentro del hogar.

Garantizar al usuario, un fácil manejo del sistema y así estar al tanto del estatus actual del tanque y de la temperatura ambiente.

Plan de trabajo Para desarrollar el proyecto se realizara un estudio en libros, revistas, foros, etc para el análisis y entendimiento de lo que consiste el proyecto y asi de tal manera proceder a la elección de los componentes. Teniendo elegidos los componentes se procede al estudio de sus hojas de datos, luego al diseño del hardware en simulación (incluyendo fuente de alimentación). Teniendo todo el hardware listo se procede a la programación del sistema. Una vez realizada la programación de nuestro sistema se procede a realizar las pruebas de los circuitos electrónicos en las tablas de nodos. Ya comprobada la funcionalidad de los circuitos, procedemos a la implementación de todo el sistema electrónico.

Montos sólo en C$

Total de Proyecto (C$)

Viáticos

Viáticos Locales

1000

Costo total de viáticos componentes MC34063A 40

Inductor 25uH 50

Resistencia 60 ohm 3

Resistencia 0.76 ohm 6

4 Capacitores 100uf 40

Resistencia 3.6k ohm 3

Resistencia 1.2K ohm 3

Capacitor de 53uf 10

Diodo 1N4148 10

Capacitor cerámico 237pF 5

Diodo 1N4004 10

Resistencia 10 ohm 3

Potenciómetro 5K 15

Capacitor de 10uF 10

6 cap cerámicos de 100nf 30

Regulador 7805 25

Transistor BC327 30

Resistencia 10K ohm 3

Resistencia 2.2K ohm 3

2 cap cerámicos 10nf 10

LM324 25

MPX2010DP 600

Modulo rf 260

Resistencia 1K ohm 3

LM335Z 30

Diodos led 25

Pulsadores 40

2 Microcontroladores 250

Resistencia 1.8K 3

LCD 250

BOMBA 400

TANQUE 500

ACIDO 100

BAQUELAS 200

Resistencias 220 ohm 10

Costo total de los componentes 2,727

equipos Multimetro 250

Osciloscopio 0

Programador 1560

Cautin 100

Estaño 60

Costo total de equipos 1,970

Costo total de proyecto 4,697

Marco teórico

Este proyecto consiste en la medición de un llenado de tanque, en donde hay dos

estaciones que envían y reciben señales inalámbricamente, esto es muy importante y

necesario en lugares donde el agua no es un recurso fácil de conseguir y tienen que

guardar agua en barriles pero sin llevar un control de este.

Utilizando dos microcontroladores (PIC16F877A), para poder hacer un censo de la

cantidad de agua en litros y en volumen de un tanque, donde el usuario podrá estar

informado.

Metodología

Siguiendo un protocolo como guía de trabajo, lo primero consistía en revisar uno a uno

cada componente utilizado en este proyecto para ir descartando posibles fallas a

futuras pruebas, leímos detenidamente las hojas de datos de cada componente que

requería de ciertos parámetros, entre esto, la tensión con la que trabajaban los

componentes para no dañarlos, en caso de los transmisores el número máximo de byte

que podían enviar y recibir en el tiempo necesario, así como su frecuencia de

transmisión, y seguido a esto hicimos los cálculos correspondientes para cada uno.

Una vez hecho todo esto, proseguimos a montar nuestro circuito en un breadboard,

luego teniendo en cuenta que el funcionamiento era el esperado montamos el circuito

en las tarjetas vírgenes para tener un trabajo con buena presentación.

Análisis de resultados

Nuestro proyecto está dividido en varias etapas y vamos a tomarlas por bloque para

ser más específicos con los problemas presentados.

TRANSMISOR

RECEPTOR

Amplificador de instrumentación:

Lo utilizamos para amplificar la señal proveniente del sensor de presión (MPX10DP), ya que este nos da una salida máxima de 35mV.

Microcontrolador: La programación no fue muy complicada ya que no requería de mucha programación, el único problema que tuvimos fue lograr encontrar la ecuación adecuada para encontrar el volumen de nuestro tanque de prueba ya que era un cilindro con dos radios diferentes. En la siguiente imagen presentamos la simulación que utilizamos para el transmisor y receptor, para simular los módulos Rf utilizamos un cable ya que proteus no posee las librerías para dichos módulos.

ALGORITMOS EMPLEADOS EN LA PROGRAMACIÓN DE LOS MICROCONTROLADORES.

TRANSMISOR RECEPTOR

Tx y Rx: Nuestro proyecto encontró la mayor parte de problemas en esta parte, costo adecuar los baudios correspondientes respecto a la cantidad de datos enviados, y como sabemos la gran cantidad de frecuencias que hay en espacio, se metían como ruido en nuestro receptor y por tal razón no lográbamos obtener el dato esperado. Una vez solucionado este problema que nos llevó semanas, logramos hacer la primera prueba a una distancia de 30 cm de distancia entre Tx y Rx, y luego procedimos a probarlos a una distancia de 5mts aproximadamente ya que estábamos en un laboratorio, estos transmisores empiezan a tener problemas cuando no hay línea de vista y a largas distancias ya que el alcance máximo de estos rf es de 20mts aproximadamente.

CONCLUSIÓN Este proyecto ha cumplido con nuestras exigencias y pretensiones, logrando facilitarle al usuario monitorear el nivel del tanque, por otra parte logramos establecer una comunicación con la computadora para mostrar por medio del software LabVIEW, para poder monitorear el tanque desde la PC sin tener que ir hasta la ubicación de éste.

PROCESO DE ENSEÑANZA/APRENDIZAJE Bases no teníamos mucha más que para el amplificador de instrumentación (poca) y tuvimos que recurrir a internet para encontrar información de los transmisores y el uso adecuado de los puertos Tx y Rx.

USO DE HERRAMIENTAS Fuentes de alimentación, utilizamos una que había en el laboratorio y una fuente que fue proyecto de ELKA de uno de los integrantes de este grupo, multímetro para medir las tenciones en puntos necesarios, para el análisis de los RF utilizamos un osciloscopio para analizar la señal en el dominio del tiempo en el transmisor como en el receptor.

CONCLUSIONES DEL ANÁLISIS DE RESULTADOS Durante la realización de este proyecto, tuvimos varios problemas que logramos solucionar. Cuando empezamos tuvimos inconvenientes para lograr comunicar los módulos de transmisor y receptor, ya que la información que enviábamos no era recibida correctamente, luego durante la revisión de literatura encontramos que se necesitaba usar codificación Manchester para que la comunicación entre Tx y Rx, sea correcta sin errores, entonces procedimos a emplear dicha codificación, pero no soluciono nuestro problema por lo cual desarrollamos un algoritmo que nos ayudara a reducir los errores de comunicación al mínimo. Para trabajar con el sensor de presión diferencial el cual entrega voltajes en el orden de los milivoltios, diseñamos un amplificador de instrumentación, en esta etapa no tuvimos muchos problemas.

MANEJO DEL TIEMPO Para dividirnos el tiempo de trabajo, dividimos el proyecto en 3 etapas, de tal manera que cada uno de los integrantes se concentrara en trabajar, el proyecto lo dividimos de la siguiente forma: la etapa de transmisión y recepción de datos, la etapa de instrumentación y sensor de presión, y alimentación. Luego procedimos a reunir las partes que habíamos realizado cada uno, y de tal manera poder trabajar por las noches en el prototipo final.

Aspectos a mejorar

El primer aspecto a mejorar seria, la fuente de alimentación ya que la parte del transmisor estaría instalada al aire libre, y lo alimentaríamos por medio de una batería recargable, la cual se cargaría con un panel fotovoltaico, donde el voltaje que suministra la batería seria amplificado por una Step-Up. En la parte del módulo Tx, le mejora seria, la codificación de los datos para hacer más eficiente la comunicación, otra solución sería utilizar transceptores de bajo costo, los cuales poseen corrección de datos. De igual manera quitar el LCD, y agregar un indicador de nivel por ejemplo un LED RGB, donde cada color indicara el porcentaje de agua que haya en el tanque. En la parte del receptor de igual manera seria hacer un poco más eficiente la recepción de datos, y agregar la opción para que el usuario controle el llenado a través del encendido y apagado de una bomba.