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La arquitectura del sistema Datalogger           Cuando se trata del manejo deSAX-06 se compone por cuatro etapas         ...
consiste de un sintetizador de frecuencia                        poder, un oscilador de cristal y un modulador-totalmente ...
3.1.1.     Configuración del Reloj Interno            puerto serial de la computadora de manera                           ...
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Administrador de registros de información de condiciones térmicas

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Instituto Tecnológico de Mérida.
Presentado por: A. Cortés Mánica1, S. Narváez Samuel1, E. Uicab Santos1, O. Carvajal Espinoza1, R. Atoche Enseñat1, O. Sánchez Siordia1, O. Moreno Franco1
1. CIESD – Instituto Tecnológico de Mérida

Mérida, Yucatán, México 2006.

En este artículo muestra un sistema de adquisición de datos inalámbrico para la medición de temperatura llamado Datalogger SAX-06, con el cual el operador tiene la posibilidad de descargar la información del registro a su computadora personal de manera inalámbrica para realizar su estudio correspondiente. El aparato es escalable y permite el crecimiento del mismo a través de módulos de sensores configurables y compatibles con el sistema de adquisición. La transferencia inalámbrica de información se realiza de manera segura y rápida, aprovechando su alta velocidad de transferencia de datos. Cuenta con una interfaz visual para PC con la cual el operador podrá controlar las diversas funciones del administrador de registros, utilizando un layer amigable para su operación.

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Administrador de registros de información de condiciones térmicas

  1. 1. ADMINISTRADOR DE REGISTROS DE INFORMACIÓN DE CONDICIONES TÉRMICAS A. Cortés Mánica1, S. Narváez Samuel1, E. Uicab Santos1, O. Carvajal Espinoza1, R. Atoche Enseñat1, O. Sánchez Siordia1, O. Moreno Franco1 1. CIESD – Instituto Tecnológico de Mérida Dir: Av. Tecnológico km. 4.5, C.P. 97118, Mérida, Yucatán, México. Teléfono (9999) 44-81-13 Fax (9999) 44-81-81 E-mail: {acmanica, nassam10,lossehelin, ozzcarbajal, oskrsasi}@hotmail.com, jatoche@itmerida.mx, kingalo@ciesd.netResumen –– En este artículo muestra un autómatas que apoyen en la búsqueda desistema de adquisición de datos inalámbrico resultados. Las comunidades científicaspara la medición de temperatura llamado necesitan de herramientas que proporcionenDatalogger SAX-06, con el cual el operador de una solución a los diferentes problemastiene la posibilidad de descargar lainformación del registro a su computadora que encuentran el los objetos de estudio [1].personal de manera inalámbrica para realizarsu estudio correspondiente. El aparato es Los instrumentos de medición deescalable y permite el crecimiento del mismo a condiciones ambientales son unatravés de módulos de sensores configurables herramienta útil para el registro y estadísticay compatibles con el sistema de adquisición. de un proyecto. Un Sistema de AdquisiciónLa transferencia inalámbrica de información se de Datos no es mas que un equiporealiza de manera segura y rápida, electrónico cuya función es el control oaprovechando su alta velocidad de simplemente el registro de una o variastransferencia de datos. Cuenta con una interfazvisual para PC con la cual el operador podrá variables de un proceso cualquiera. Elcontrolar las diversas funciones del sistema debe tener una estructura yadministrador de registros, utilizando un layer organización muy equilibrada que le permitaamigable para su operación. su buen funcionamiento de ello depende de que éste mismo rinda al máximo y sin ningúnAbstract –– This paper shows a wireless data defecto [2].acquisition system for measuring temperatureconditions named Datalogger SAX-06, the El objetivo básico de estos sistemas deoperator is able to download the information to adquisición de datos es la integración de losa notebook or a desktop computer for analyzeit in back off. The device can expand its diferentes recursos que lo componen :functions using sensors slots, witch must be tranductores de diferentes tipos y naturaleza,compatible with the hardware interface. multiplexores, amplificadores, conversoresWireless data transfer its made on quick and A/D y D/A, además el uso desafe mode, getting advantage in the high speed microcontroladores, utilizando todas susdata transfer. The system links with a prestaciones: interrupciones, temporizadores,computer software where the operator is able comunicación serie así como hacer uso deto control, manage, and restart the different memorias y puertos externos y creando confunctions of the wireless data acquisition todo ello un sistema que se encargue de unasystem, through a friendly computer layer. aplicación especifica para verificar diferentes variables (PH, humedad relativa, 1. INTRODUCCIÓN temperatura, iluminación, concentración, etc.) para un posterior uso de la información en la Automatizar una aplicación es un generación de estadística [3].proceso complejo, involucra diferentes usosde técnicas, metodologías y tecnologías para 2. EL ADMINISTRADOR DErealizarlo. El estudio de las diferentesvariables que afectan a la aplicación consiste REGISTROSen el uso del método científico para suestudio, y existen pocas herramientas
  2. 2. La arquitectura del sistema Datalogger Cuando se trata del manejo deSAX-06 se compone por cuatro etapas mediciones y estadísticas resulta necesarioesenciales: los sensores de temperatura, el llevar un control sobre las fechas de lossistema de adquisición y acoplamiento de muestreos utilizando un reloj en tiempo real.señales, la etapa de procesamiento y control La funcionalidad del DS1302 provee de unadigital, y el módulo de transmisión útil herramienta para la estadística delinalámbrica de información. tiempo. La etapa de sensores de temperatura Este dispositivo contiene unesta formada por un dispositivo reloj/calendario y una RAM estática de 31semiconductor que varía su voltaje de salida Bytes, se comunica con un microprocesadorcon respecto a la temperatura que se a través de una interfase serial SPI. Poseeencuentra midiendo, este sensor es el LM35 una característica importante la cual permite[4]. conectar una fuente de alimentación secundaria como lo es una batería, esto con La etapa de adquisición de señales el fin de no perder los datos de configuración.contiene circuitos de comparación analógica, El DS1302 provee información de segundos,así como de muestreo y retención. A través minutos, horas, días, meses, años. El fin dede un convertidor analógico- digital, se mes es ajustado de forma automática asíacopla la señal adquirida a la etapa de como las correcciones para los añosprocesamiento digital. Se utiliza el conversor bisiestos. El reloj opera en formato de 24 yanálogo digital para obtener muestras 12 horas ya que posee un indicador internoperiódicas de las condiciones térmicas del de AM/PM. Sólo se requiere de 3 cables paraambiente con el termómetro. Dichas conectar el RTC a un microcontroladormuestras son almacenadas en una unidad de CE(chip enable), I/O (data line), y SCLKmemoria para completar el registro. (serial clock) [6]. La etapa de procesamiento digital 2.2. Almacenamiento de Informacióncontiene un microcontrolador PIC16F877A[5], con el cual se procesa la información El dispositivo de almacenamiento delobtenida para almacenarla en unidades de registrador de datos lo componen tresmemoria. El sistema cuenta con un reloj en memorias 24AA1025 del fabricante Microchiptiempo real, el cual contiene la información las cuales se comunicaban a través de uncompleta de la fecha y la hora actual, que es bus I2C (Ver Figura 2) se trata de memoriasproporcionado al microcontrolador para tomar EEPROM que a su vez pueden trabajar enlas muestras en un periodo de tiempo rangos de voltaje que van desde los 1.8 aseleccionado por el usuario. Además incluye 5.5V orientadas a aplicaciones de bajouna pantalla de cristal líquido para desplegar consumo. El sistema se vuelve escalableinformación. hasta para 4 memorias por cada par de cables de comunicación. Posee lecturas de Finalmente la etapa de transmisión de acceso aleatorio o secuencial. La memoria sedatos es controlada por el microcontrolador, encuentra dividida en dos paginas, la primeracontiene una transmisión vía serial que es va de la dirección 0000h a la FFFFh y laconectada directa al puerto RS232 de la PC, segunda va de la dirección 10000h a lay una transmisión de información inalámbrica dirección 1FFFFh [7].a través de un transceiver. Existe el módulode transmisión del lado del sistema de 2.3. Comunicación Inalámbrica:adquisición y un módulo de recepción del Transceiverlado de la PC, con un total de dostransceivers. El transceiver es un simple chip de radio, transmisor-receptor cuyo modelo es 2.1. Sistema de Adquisición en Tiempo nRF2401, trabaja en la banda frecuencia Real mundial ISM 2.4 - 2.5 GHz. El nRF2401
  3. 3. consiste de un sintetizador de frecuencia poder, un oscilador de cristal y un modulador-totalmente integrado, un amplificador de demodulador. La potencia de salida y los Sensor de Temperatura PIC16F877A Transceiver REAL TIME MEMORY CLOCK BLOCK Fig. 1. Diagrama a Bloques del Sistema de Adquisición de Datos Dtalogger SAX-06. canales de frecuencia son fácilmentebloques programables mediante el uso de enviados vía serial por el PIC16f877A aluna interfaz serial de 3 vías. Su consumo módulo de radiofrecuencia transceiver yactual es muy bajo, sólo 10.5mA con una recibidos en el puerto serial de lapotencia de -5dBm en el modo de computadora por otro módulo transceiver.transmisión y 18mA en el modo de recepción Contiene una pantalla principal en modo de[8]. menú para poder acceder a cada función correspondiente (Ver Figura 2). 3. SOFTWARE DE ADQUISICIÓN DE DATOS Para poder descargar los datosadquiridos con el Sistema fue necesariodesarrollar un software visual para configurarel Administrador de Registro en modo deconfiguración o adquisición (Administradordel Datalogger SAX-06), configurar su relojinterno y descargar los datos. De igualmanera se desarrolló el un programa servidorllamado Appserv 2.4.5 entre suscaracterísticas importantes contiene unabase de datos en MYSQL, el servidor Web Fig. 2. Pantalla Principal del Software Administrador delllamado Apache que se utilizó con la Datalogger SAX-06.finalidad de manipular, guardar, y mostrar lainformación vía Web respectivamente El software tiene 4 pantallas diferentes(Sistema de Consulta del Datalogger “SAX- en las que se pueden hacer las siguientes06). funciones: 3.1. Software Administrador del Datalogger  Configuración del reloj interno. SAX-06  Descarga de datos.  Visualización en tiempo real de la El software visual Administrador del temperatura Ambiente.Datalogger SAX-06 sirve para poder  Configuración del dispositivo enAdministrar los datos adquiridos del sistema modo de Adquisición.de adquisición de datos. Los datos son
  4. 4. 3.1.1. Configuración del Reloj Interno puerto serial de la computadora de manera inalámbrica. La figura 5 muestra el contenido En la figura 3 se muestra la pantalla de de esta pantalla.configuración de reloj en la que básicamenteel programa de la PC manda la hora y fechadel sistema al PIC16f877A para poderconfigurar el reloj interno del Datalogger“SAX-06” a una hora establecida víainalámbrica. Fig. 5 Pantalla redescarga de Visualización de Temperatura. Fig. 3. Pantalla de configuración del reloj interno. 4. Configuración del dispositivo en modo de Adquisición 3.1.2. Descarga de datos La principal función de esta parte del En esta opción del menú y parte del software es la de configurar al Dataloggerprograma es donde se reciben los datos “SAX-06” en modo de Adquisición; esto condirectamente del Datalogger “SAX-06” y los la finalidad de que el dispositivo empiece aguarda en una base de datos para su futura medir la temperatura a un tiempo deseado.visualización en este mismo programa. La En esta pantalla se selecciona de igualfigura 4 muestra el contenido de esta manera el tiempo de muestreo. La figura 6pantalla. muestra la pantalla completa. Fig. 4. Pantalla de descarga de Datos. Fig. 6. Pantalla de Modo de Adquisición. 3.1.3. Visualización en tiempo real de la 3.2. Sistema de Consulta del Datalogger temperatura Ambiente “SAX-06” Con esta pantalla se puede visualizar la Para poder visualizar las temperaturastemperatura que esta muestreando en tiempo registradas con sus respectivas fechas yreal el Datalogger “SAX-06”, este a su vez horas se realiza una conexión a una basetiene que estar enviando información al datos para habilitar la opción de almacenar y
  5. 5. manipular en tablas los datos de la memoria En esta pantalla de la figura 8 se muestraque han sido descargados, de la misma información sobre el manejo del sistema,forma, se despliega la información en una donde el operador puede ingresar laspagina de Web en la que se muestran las palabras clave de búsqueda.temperaturas con sus respectivas fechas yhoras. Se realizó la integración de diversosprogramas de cómputo para crear unaplataforma software en la PC que funcionecomo servidor de información, utilizando lossiguientes lenguajes:  Lenguaje PHP: Usado para crear paginas web dinámicas.  Lenguaje HTML, JAVA SCRIPT: Fig. 8. Pantalla de autentificación del Sistema de Usados para crear páginas Web. Consulta del Datalogger “SAX-06”  Sentencias SQL: Usado para crear comunicación entre las bases de En la figura 9 se muestra la pantalla de datos. consulta de una hora y fecha específica de los datos descargados del sistema de El Sistema de Consulta del Datalogger adquisición de datos.“SAX-06” se divide en las siguientes etapas:  Acceso al Sistema.  Manejo del Sistema. 3.2.1. Acceso al Sistema Para consultar los datos es necesarioentrar al Sistema de Consulta del Fig. 9. Pantalla de inicio del Sistema de Consulta delDatalogger “SAX-06” se introduce el Datalogger “SAX-06”.nombre de Usuario y el Password y sesiguen las instrucciones que indica la página. 4. FUNCIONAMIENTO La figura 7 muestra la pantalla de accesoal Sistema de Consulta del Datalogger “SAX- El Datalogger “SAX-06” tiene dos modos06”; aquí es necesario que el operador de operación el de Configuración yingrese el nombre de usuario y contraseña Adquisición. Para el Modo Configuración elpara poder acceder. dispositivo está listo para ser conectado a la computadora a través del transceiver para configurar sus funciones. En el Modo Adquisición el dispositivo esta listo para empezar a Adquirir datos y almacenarlos El Datalogger “SAX-06” está configurado para que se cargue en modo de Configuración al momento de encenderlo, esto con la finalidad de poder cargar la hora Fig. 7. Pantalla de inicio del Sistema de Consulta del actual. Datalogger “SAX-06”. 4.1. Modo Configuración 3.2.2. Manejo del Sistema Para la Configuración del Reloj Interno se selecciona el botón de la
  6. 6. pantalla del Menú Principal esto hará que el leer las primeras 100 direcciones de las tressoftware muestre la pantalla de Configurar memorias y mandarlas a la PC. Cada datoReloj interno, una vez abierta la pantalla se es procesado y guardado en un tabla de la base de datos; todo eso se hace con elselecciona el botón para preparar al evento que se dispara en el “AdministradorDatalogger “SAX-06” en modo de recibir del Datalogger SAX-06”. Una vez quedatos; Después de seleccionar este botón se termina el Datalogger “SAX-06” de transmitiractivara en la parte superior izquierda el los datos de al memorias dentro del programa “Administrador del Dataloggersiguiente Botón este le mandará al SAX-06” se crea una nueva tabla en la baseMicrocontrolador PIC 16f877A del Datalogger de datos con todos los datos descargadosla rutina de inicio_CLK que es la encargada (Ver Tabla 1).de configurar y desplegar en el LCD la hora Temperatura Horas Minutos Segundosque ha sido enviada desde la computadora, 26.3 19 00 5una vez realizado esta operación se 26.3 19 10 5 27.8 19 20 5selecciona el botón de cerrar y pondrá 26.9 19 30 5al microcontrolador PIC16f877A en la rutina 31.1 19 40 5de modo de espera. 30.5 19 50 5 30.2 20 00 5 29.9 20 10 5 4.2. Modo Adquisición 28.2 20 20 5 Tabla 1. Muestra de base de datos en el software Para entrar a este modo se selecciona el “Administrador del Datalogger SAX-06”.botón , se abrirá la ventana de Modo Integrando las etapas anteriores seDe Adquisición, aquí se selecciona cuanto obtiene el sistema de Administradortiempo de muestreo se desea, esto pondrá al Inalámbrico de Registros de Información demicrocontrolador PIC16f877A en la rutina Condiciones Térmicas, con lo que el usuariodonde espera el valor de muestreo y luego podrá introducir los sensores de temperaturaactiva el ADC, para tomar la temperatura, a los contenedores donde desee obtener ladespués guarda la temperatura, hora, fecha medición de temperatura, el sistema cuentaen las memorias, regresa de nuevo y espera con una pantalla de cristal líquido parael tiempo de muestreo que se selecciono visualizar en el lugar donde se toma lapara repetir la función. medición el valor de la temperatura actual, el operador si lo desea podrá llevar su 4.3. Descarga de Datos computadora al lugar de las mediciones para descargar los valores obtenidos en un Para descargar los datos del Datalogger periodo de tiempo, ó descargarlos de manera“SAX-06” se selecciona el siguiente botón remota a través de la transmisión inalámbrica. del menú principal, se abrirá una 5. CONCLUSIONESnueva ventana que será la de Descarga de El sistema de adquisición de datosdatos , se selecciona el botón para inalámbrico Datalogger SAX-06, ofrece uninformar al microcontrolador PIC16f877A que comportamiento estable al momento de realizarprepare los datos a enviar hacia la PC, las muestras de temperatura. El uso de tecnologíainmediatamente se activará un botón en el inalámbrica provee al operador la comodidad de colocar el sistema en algún lugar deseado para realizar la medición y de manera remota descargar la información a una base de datos, sin tener quelado superior izquierdo ; cuando se llevar todo el equipo hasta el punto donde sepresiona mandará al microcontrolador toman las muestras, esto para evitar que se dañePIC16f877A a ejecutar la rutina encargada de el equipo de cómputo en el trayecto.
  7. 7. Measurement”, Universita di LAquila, Una vez descargada la información el March 16, 2005.operador podrá compartir la base de datos con [2] MAXIM Semiconductor, “Electricalcualquier persona que tenga acceso a la Internet, Engineering Glossary Definition for Datautilizando el software de acceso. Así los Acquisition System”, USA, 2007.operadores remotos pondrán obtener la [3] B. Griffith, “Essential Components of Datainformación de las muestras y actualizar sus Acquisition Systems”, Agilentbases de datos para generar la estadística que Technologies, January 11, 2002.necesiten. [4] National Semiconductor, “LM35 - Precision Centigrade Temperature El sistema ofrece escalabilidad por lo que en Sensor Data Sheet”, USA, 2007.futuras implementaciones es posible añadir mayor [5] Microchip, “8 Bit Microcontrollernúmero de sensores para incrementar las PICMICRO 16F877A Data Sheet”, USA,funciones del sistema de adquisición de datos, 2007.siendo estos módulos nuevos configurables y [6] Maxim Integrated Circuits, “Trickle-compatibles en diseño y adaptación con el sistema Charge Timekeeping Chip Data Sheet”,base. USA, 2007. [7] Microchip, “24AA1025 1024K I2C CMOS 6. REFERENCIAS Serial EEPROM Data Sheet”, USA, 2007. [8] Nordic Semiconductor, “2.5 GHz[1] G. Bucci, F. Ciancetta, and E. Fiorucci, nRF2401 Transceiver Data Sheet”, USA, “A DSP-Based Wireless and Modular 2007. Data Acquisition Unit for Real-Time

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