Informe Anteproyecto - Proyecto Final UTN-FRA - “sonda meteorológica”
2011
Sonda Meteorológico
Nomina de Integrantes
Di Manzo Dario
Montero Leandro
Szulzyk Carlos
Strada Ariel
Descripción
¿Qué es una sonda meteorológico?
Es un dispositivo capaz de alcanzar alturas de hasta 30 km, llevando consigo una carga en donde se
alojan elementos de medición (temperatura, presión, humedad, cámaras fotográficas, etc).
Para llevar la carga anteriormente mencionada, se utiliza un globo de látex el cual es llenado con
gas Hidrogeno o Helio.
La información obtenida es utilizada para diferentes fines científicos y estadísticos como
predicción del clima, medición de la curvatura terrestre, etc.
El proyecto se basa en diseñar y construir una sonda meteorológico. El mismo constaría de una
caja calefaccionada en donde se aloja la electrónica necesaria para poder registrar las mediciones
y poder hacer las trasmisiones de la posición y variables a medir.
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2011
Diagrama en bloques:
Modulo
GPS
Circuito para
suelta de globo
Medicion de
Temperatura
Medición de
presión
uC
Cicuito de
calefaccion
Entrada 0-10V/ 420ma
Modulo trasmision
de datos/ Handy
Medicion Estado
Bateria
Objetivo:
Realizar el modelo de la caja calefaccionada y la electrónica de control y proyectar todo el modelo
terminado incluyendo el globo propiamente dicho. Las ventajas con respecto a otros modelos es
que se pretende con este diseño poder recuperar la carga que es transportada por la caja antes
mencionada. Es decir, al conocer la posición del instrumental mediante la recepción de las
coordenadas de GPS, es posible recuperar la carga que en la mayoría de los casos es muy costosa.
En conclusión es una evolución de un equipo que se encuentra existente en el mercado.
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Consideraciones:
1) El gabinete que contiene la electrónica debe estar calefaccionado ya que a 30km de
altura las temperaturas son de 50 grados bajo cero. Para entrar dentro del rango de
operación de la electrónica, es necesario calefaccionarla.
2) La batería a utilizar seria una tipo Li-ION similar a las baterías de notebook. Para
obtener 5V con un rendimiento mejor que con un elemento lineal, utilizaremos un
circuito convertidor DC-DC.
3) El material del gabinete debe ser aislante térmico y ser capaz de mantener lo mejor
posible la temperatura en el interior. Además es recomendable revestirlo con un papel
que tenga la capacidad de aceptar los rayos solares y así aportar energía para
mantener mejor la temperatura interna. Un material posible para la estructura de la
caja es Poliuretano expandido.
Especificaciones
Especificación
Tamaño de Gabinete
Material de Gabinete
Peso
Alimentación
Consumo promedio
Alcance salida RF*
Autonomía
Sensor de Temperatura
Sensor de Presión
Sensor de Humedad
GPS
Frecuencia
Tipo
Potencia
*en línea visual
Valor
H:100xW:200xL:200
Poliuretano Expandido
700
Batería, Li-Po 11,1
8
152000
3,5
-50-+150 resol: +/- 1
0 - 1034: +/- 1
0 a 100 resol: +/- 0,1
H:>20mts; Prot: NMEA;
Alim:3.3V;
Telemetría
400
DTMF
1
Unidad
mm
G
Vdc
W
M
Hs
°C
hPa
%Hr
Mhz
W
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Costos y Financiación
En cuanto al costo aproximadamente estimando el costo de la mano de obra(ya que depende del
tiempo que lleve construir cada unidad), calculamos que debe rondar en los 600 Dolares.
Con respecto a la financiación, tenemos un familiar de uno de los integrantes del equipo que
proporcionara el capital para comprar el modulo GPS y Batería ya que son de los elementos mas
costosos. El resto del prototipo será financiado por los integrantes del grupo.
Recursos a utilizar
Osciloscopio Digital OWON 40Mhz – Nuestra Propiedad
Multímetro Digital 4 ½ Digitos Amprobe 37XR – Nuestra Propiedad
Fuente de laboratorio Regulada-Regulable- Laboratorio UTN-FRA
Programador USB-ASP para micros Atmel (AVR) - Nuestra Propiedad
Soft Altium DXP 2009 para diseño PCB
Soft Proteus ISIS para simulación de circuito.
Soft IAR Embedded Workbench 5.0 for AVR para Diseño de Soft.
En cuanto al lugar de trabajo utilizaríamos el laboratorio de electrónica de la UTN-FRA y nuestras
casas para hacer ensayos, planificación, armado.
Bibliografía a consultar:
RXM-GPS-SR_Data_Guide.pdf – uso de GPS
www.trimble.com – Informacion sobre GPS
www.yaesu.com – información sobre Handy
Design and construction of an instrumented meteorological tethersonde.pdf - Construccion de un
globo meteorologico.
KTY81-220.pdf – sonda PTC.
HIH-4000.pdf- Sonda de Humedad Honeywell.
SX-15A.pdf – Sonda de Presion.
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Procedimiento y fases a cubrir.
Fase de investigación de mercado:
Estudiar si el proyecto puede tener algún rédito comercial y si existe espacio (nicho) en el mercado
para este producto. En nuestro caso, el diseño fue impulsado a partir de un pedido puntual de un
eventual cliente.
Fase de Investigación técnica:
Una vez convenidas las especificaciones con el cliente, comienza la fase de investigación técnica.
En nuestro caso nos enfocamos en solo una parte del equipo por vez. Algunos de los temas a tocar
son:
a)
b)
c)
d)
e)
Funcionamiento y protocolo del modulo GPS
Transmisión mediante el Handy por protocolo DTM.
Implementación de Sensores.
Materiales a utilizar en el gabinete.
Dispositivo suelta de Globo.
Fase de Diseño:
Luego de concluidas todas las fases de investigación (puede ser en paralelo con la fase de
investigación), es preciso diseñar todo teniendo en cuenta el conjunto:
a)
b)
c)
d)
e)
Costos.
Tamaño del gabinete.
Peso máximo del conjunto.
Temperatura de Operación.
Tenciones de Operación.
Fase de Prototipado:
Construir un diseño completo, prestando atención y tomando nota de todos los aspectos de
armado. Esto nos servirá para efectuar el correspondiente instructivo de fabricación y para
corregir algún proceso productivo que sea complicado para un operario.
Fase de Comprobación:
Una vez diseñado es preciso comprobar que lo que diseñamos esta dentro de las especificaciones.
Por lo cual es preciso ensayar todos los parámetros y posibles provocar posibles condiciones de
falla para asegurar que nuestro equipo funciones y sea confiable.
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Fase de Documentación:
Esta fase en realidad también es de recopilación de toda la información que venimos juntando a lo
largo de cada fase. Una buena documentación debería contener:
a)
b)
c)
d)
e)
Lista de Materiales con especificaciones, costos, proveedores, y posible reemplazo.
Datos de Diseño. (PCB, Soft, memoria de cálculo)
Instructivo de fabricación.
Instructivo de Calibración.
Manual de Operación.
Diagrama de Gantt
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