Cofímetro digital

Medición. Tensión. Corriente. Microcontrolador. Placa. Circuito

  • Enviado por: Magu
  • Idioma: castellano
  • País: Argentina Argentina
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Laboratorio de Mediciones

Año: 2012

Grupo: 3

ETAPA EXPERIMENTAL Y PRUEBAS DE ACEPTACIÓN

Tema: Trabajo Práctico

Desarrollo de:

COFIMETRO DIGITAL MICROCONTOLADO

Laboratorio de Mediciones I

3 de Julio

2012

COFIMETRO DIGITAL MICROCONTOLADO
Proyecto y Diseño
(Ejecución y finalización)
  1. Proyecto
  1. Objetivo.

Lograr medir y conocer las variaciones de fase entre la tensión y la corriente (V e I) en los circuitos alimentados con corriente alterna (C.A.). Realizar comparaciones con un instrumento patrón.

  1. Proyecto deseado.

Construcción de un Cofímetro Digital, en este caso particular, la inteligencia del mismo estará a cargo de un microcontrolador, que será el encargado de interpretar la medición e informar los resultados.

  1. Preselección Equipo de Trabajo. (Persona a cargo y determinación de incumbencias y responsabilidades)

Al ser este trabajo exclusivamente de las ramas de la Electricidad y la Electrónica, el grupo se forma con tres estudiantes de las carreras afines.

  1. Responsable o Team Leader:
  1. Responsable del Anteproyecto:
  1. Responsable del Proyecto:
  1. Responsable de la Planificación:
  1. Responsable del Costeo/Viabilidad:
  1. Responsable de la Etapa de Simulación/Presentación:
  1. Diseño

    1. Definición de criterios de Desarrollo, teniendo en cuenta objetivos de la materia, tiempo, costo y viabilidad de ejecución.

El dispositivo se realizó en base al microcontrolador y será de características modulares, esto permitirá trabajar en paralelo y en caso de ser necesario reemplazar alguno de los módulos que no cumpla con las características exigibles a los mismos.

Se opto por la solución en la cual el sistema de toma de mediciones es totalmente independiente de otras tareas.

De esta manera todo el sistema de mediciones es independiente de las otras etapas, de esta forma no hay influencia sobre las mediciones realizadas y la precisión del instrumento será la conseguida por la etapa de transductores. La desventaja es la no reutilización de etapas incrementará costos por tamaño y cantidad de dispositivos, podría también incrementar el tamaño general del instrumento.

Diseño Exterior:

Se propone un dispositivo en caja plástica con un calado para el display digital de dos renglones (donde se lee la medición realizada), cuatro conectores tipo ficha banana donde dos se utilizarán para el sensado de la tensión y los otros dos para la corriente. Se dispondrán etiquetas que identifiquen cada conexionado así como los valores máximos permitidos sin perjudicar al instrumento. Sobre el mismo frente se colocará una etiqueta informando de los valores mínimos y máximos (Vca min y Vca MAX, Ica min e Ica MAX) para los cuales el instrumento puede ser utilizado. Sobre el lado posterior del mismo se colocará una etiqueta con la clase y precisión del instrumento.

Diseño Interior:

El sistema es modular y basado en microcontrolador, cada placa dispone de conectores de alimentación estándar para conectarse a la linea principal de alimentación. La alimentación de cada placa debe ser idéntica con la del resto, de esta forma se evita tener varias fuentes de alimentación independientes. La interfase entre placa de micro y transductores consta de conectores estándar y bien definidos, lo que facilita el reemplazo de placa en caso de detectarse alguna anomalía. La interfase entre placa micro y el display se realiza a través de una línea para permitir acomodar a conveniencia el display sobre la tapa externa del dispositivo, en este caso no se utilizaran conectores o quedará para una etapa posterior esta definición.

  1. Diagrama de bloques del Proyecto.
  1. Coordinación de tareas individuales y memoria técnica del proyecto:

    1. Realización del Anteproyecto, proyecto – Etapas.

CUADRO 1.1: DESCRIPCION DE LAS ETAPAS

 

CODIGO
ETAPA

DESCRIPCION

Fecha de Inicio

Fecha de Finalización

A

CREACION DEL PROYECTO O ANTEPROYECTO

23/03/2012

30/03/2012

B

INVESTIGACION

30/03/2012

27/04/2012

C

PLANIFICACION

20/04/2012

18/05/2012

D

EJECUCION

11/05/2012

08/06/2012

E

FINALIZACION

08/06/2012

03/07/2012

CUADRO 1.2: DESCRIPCION DE LAS ACTIVIDADES DENTRO DE LA ETAPA

 

CODIGO
ETAPA

CODIGO
ACTIVIDAD

DESCRIPCION

Fecha de Inicio

Fecha de Finalización

A

1

Conformación del grupo de Trabajo

23/03/2012

24/03/2012

A

2

Definición del proyecto deseado

23/03/2012

24/03/2012

A

3

Definición de los Objetivos

24/03/2012

30/03/2012

B

1

Relevamiento de información técnica de cofimetros

30/03/2012

20/04/2012

B

2

Recabado de experiencias individuales con cofimetros

30/03/2012

20/04/2012

B

3

Organización de información relevada de cofimetros

30/03/2012

20/04/2012

B

4

Organización y determinación de las etapas

30/03/2012

20/04/2012

B

5

Realización de informe (ABSTRACT) o Anteproyecto.

20/04/2012

27/04/2012

C

1

Definición del diagrama del Proyecto

20/04/2012

27/04/2012

C

2

Coordinación de tareas individuales

27/04/2012

04/05/2012

C

3

Análisis Costo/Viabilidad

27/04/2012

04/05/2012

C

4

determinación de componentes electrónicos a utilizar y posibles reemplazos

04/05/2012

11/05/2012

C

5

Realización de la Presentación/Simulación del Proyecto

11/05/2012

18/05/2012

D

1

Realización del Diseño

11/05/2012

25/05/2012

D

2

Diseño y armado: Fuente de Alimentación

11/05/2012

08/06/2012

D

3

Diseño y armado: Etapa de adquisición de datos y transductores

11/05/2012

08/06/2012

D

4

Diseño y armado: Etapa de Control por microcontrolador

11/05/2012

08/06/2012

D

5

Diseño y armado: Tablero de Control y visualización en display

11/05/2012

08/06/2012

E

1

Pruebas de laboratorio

08/06/2012

06/07/2012

E

2

Revisión preliminar del informe

08/06/2012

06/07/2012

E

3

Informe final

08/06/2012

06/07/2012

CUADRO 1.3: HITOS DE LAS ETAPAS

 

CODIGO
ETAPA

CODIGO
ACTIVIDAD

DESCRIPCION

Fecha de Inicio

Fecha de Finalización

A

1

Se definió el objetivo y la necesidad del proyecto

24/03/2012

30/03/2012

B

1

Se realizó el abstract o resumen del proyecto

20/04/2012

27/04/2012

C

1

Se presentó el proyecto para comenzar su ejecución

11/05/2012

18/05/2012

D

1

Etapa fuente de alimentación queda funcionando

11/05/2012

08/06/2012

D

2

Etapa adquisición de datos y transductores queda funcionando

11/05/2012

08/06/2012

D

3

Etapa de Control por microcontrolador queda funcionando

11/05/2012

03/07/2012

  1. Realización del Diseño - Gantt

ACTIVIDADES

MESES

1

2

3

4

SEMANAS

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

FASE I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Conformación del grupo de Trabajo

 

 

Definición del proyecto deseado

 

 

Definición de los Objetivos

 

 

 

FASE II

 

 

Relevamiento de información técnica de cofimetros

 

 

 

 

Recabado de experiencias individuales con cofimetros

 

 

 

 

Organización de información relevada de cofimetros

 

 

 

 

Organización y determinación de las etapas

 

 

 

 

Realización de informe (ABSTRACT) o Anteproyecto.

 

 

 

FASE III

 

 

Definición del diagrama del Proyecto

 

 

 

 

Coordinación de tareas individuales

 

 

 

Análisis Costo/Viabilidad

 

 

 

determinación de componentes electrónicos a utilizar y posibles reemplazos

 

 

 

 

Realización de la Presentación/Simulación del Proyecto

 

 

 

 

FASE IV

 

 

Realización del Diseño

 

 

 

 

 

 

Diseño y armado: Fuente de Alimentación

 

 

 

Diseño y armado: Etapa de adquisición de datos y transductores

 

 

 

 

Diseño y armado: Etapa de Control por microcontrolador

 

 

 

 

 

Diseño y armado: Tablero de Control y visualización en display

 

 

 

FASE V

 

 

Pruebas de laboratorio

 

 

 

 

Revisión preliminar del informe

 

 

 

 

Informe final

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Costo total.

COSTOS DEL PROYECTO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TOTAL

730

 

DE CADA INTEGRANTE

243,3333333

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CASH FLOW

 

MOTIVO

MESES

1

2

3

SEMANAS

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

DISEÑO PLAQUETAS

100

 

COMPRA DISPLAY

80

 

COMPRA COMPONENTES GENERAL

120

 

COMPRA GABINETE

40

 

COMPONENTES FUENTES O COMPRA

110

 

CABLES CONECTORES Y ACCESORIOS

130

 

REHACER PLAQUETAS (SI ES NECESARIO)

100

ESTAÑO

50

 

 

 

 

 

MENSUAL

 

 

 

0

 

 

 

350

 

 

 

380

  1. Realización de la Presentación/Simulación del Proyecto.
  1. Diagramas del proyecto

Circuito – PCB Fuente de Alimentación:

Circuito – PCB Placa Transductora:

Circuito – PCB Placa Micro-LCD:

  1. Ensayos de aceptación.

Para la determinación de la impedancia de la carga de prueba se utilizo un multímetro marca WAVETEK modelo 27XT.

Medición con carga resistiva:

Resistencia = 33,9Ω

Inductancia = 0,159 uHy

Medición con carga inductiva:

Resistencia = 9660Ω

Inductancia = 519 mHy

  1. Pruebas finales de funcionamiento.

Para la determinación de la impedancia de la carga de prueba se utilizo un multímetro marca WAVETEK modelo 27XT.

Carga resistiva: Lámpara de 75W

Respuesta carga resistiva - Test Point placa transductora – Visualización en osciloscopio

Verificación teórica:

La detección de los cruces por cero es coincidente, por lo tanto la carga es completamente resistiva y su cos φ es igual a 1.

Trazo amarillo fase de la Corriente, trazo azul fase de la Tensión, delta (abajo derecha) diferencia de fase.

Carga inductiva: Reactancia 1,151 Hy

Respuesta carga inductiva - Test Point placa transductora – Visualización en osciloscopio

Verificación teórica:

Trazo amarillo fase de la Corriente, trazo azul fase de la Tensión, delta (abajo derecha) diferencia de fase.

La corriente atrasa respecto de la tensión, el circuito es inductivo.

El atraso vale:

Donde T es el período de la señal y ∆fase es el tiempo de adelanto / retraso entre las señales .

Carga capacitiva: Capacitor 9uF

Respuesta carga capacitiva - Test Point placa transductora – Visualización en osciloscopio

Verificación teórica:

Trazo amarillo fase de la Corriente, trazo azul fase de la Tensión, delta (abajo derecha) diferencia de fase.

La corriente adelanta a la tensión, el circuito es capacitivo.

El adelanto vale:

Donde T es el período de la señal y ∆fase es el tiempo de adelanto / retraso entre las señales .

Protocolos de constructivos:

a. Tipo de aislación: Protección de doble aislación construcción clase II

- Clase II. No llevan dispositivos que permitan unir sus partes metálicas accesibles, a un conductor de protección. Su aislamiento corresponde, en todas sus partes, a un doble aislamiento o a un aislamiento reforzado.

Tienen una envolvente duradera, prácticamente continua, de material aislante, que incluye todas las partes metálicas excepto pequeñas piezas, como placas de características, tornillos o remaches, que estén separadas de las partes activas por un aislamiento equivalente, al menos, al reforzado.

b. Grado de protección IP (estanqueidad) propuesto para el proyecto: IP20

IP 20 (primer cifra es la protección contra cuerpos sólidos no mas de 20mm) (segunda indica que no tiene protección contra líquidos)

c . Tipo de construcción de las plaquetas impresas 94V0

d. Tensión máxima 242vac

Tensión mínima 190vac.

Temperatura de trabajo ta=23ºC

Especificaciones Técnicas:

Medición de frecuencia con error absoluto 1Hz o +/- 0,5Hz entre 16 y 100Hz.

Medición de θ con error absoluto 2º o +/- 1º.

Medición coseno θ con error absoluto de θ 2º o +/- 1º.

Prof: Ing. Pablo Vadalá

Página

de

Edición: 03/07/2012