diseo e implementacin de un sistema de adquisicin de datos para

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE
DATOS PARA PUENTES
CLAUDIA MILENA ROJAS GALLEGO
CIRO ALEXANDER PARRA LEÓN
YOINER CÉSAR BUITRAGO HURTADO
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
BOGOTÁ
2007
1
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE
DATOS PARA PUENTES
CLAUDIA MILENA ROJAS GALLEGO
CIRO ALEXANDER PARRA LEON
YOINER CESAR BUITRAGO HURTADO
Asesor:
ING. GUSTAVO QUIROGA BRICEÑO
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
BOGOTÁ
2007
2
TÍTULO DEL PROYECTO
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS
PARA PUENTES
3
Nota de aceptación
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
Firma del presidente del jurado
___________________________________
Firma del jurado
___________________________________
Firma del presidente del jurado
Bogotá, Noviembre de 2007
4
DEDICATORIA
Este proyecto esta dedicado ante todo a Dios por permitir la culminación de
este, a la universidad que nos brindo los conocimientos y nuestra formación
académica.
También queremos dedicarlo a nuestros padres por la paciencia y confianza que
tuvieron con nosotros durante las etapas de la carrera, con le propósito de
formarnos como buenos ingenieros.
5
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a nuestros padres y familiares por acompañarnos y apoyarnos en el
tiempo de estudio, haciendo posible la realización de este proyecto, gracias a ellos
por la paciencia que tuvieron, a la universidad por obtener los conocimientos
adquiridos en la carrera con los cuales se pudo realizar este proyecto.
A todas y cada una de las personas que colaboraron en la parte metodológica y la
parte técnica que hicieron posible la realización de este proyecto.
6
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
13
1.
15
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
1.1.
ANTECEDENTES
15
1.2.
DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
17
1.3.
JUSTIFICACIÓN
18
1.4. OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1. Objetivo General
1.4.2. Objetivos Específicos
19
19
19
1.5. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
1.5.1. Alcances
1.5.2. Limitaciones
20
20
20
2.
21
MARCO DE REFERENCIA
2.1. MARCO TEÓRICO - CONCEPTUAL
2.1.1. Sistema de adquisición de datos
2.1.2. Sensores de movimiento
2.1.3 Acelerómetros
2.1.4. Acelerógrafos.
2.1.5. Sistema Digital Troncalizado (IDEN) basado en GPS
2.1.6. Tono Digital de Multiple Frecuencia (DTMF)
2.1.7. Concepto de sismo
2.1.8. Lectura de mediciones
2.1.9. Cambios de temperatura
2.1.10. Tiempo de estabilización
2.1.11. Ruido en el sistema
2.1.12. Errores lineales y no lineales
2.1.13. Acondicionamiento de señales
2.1.14. Conversor análogo digital
2.1.15. Conversor digital análogo
2.1.16. Microprocesadores
2.1.17. Microcontrolador 16F877A
21
21
22
23
25
26
28
29
30
31
32
32
32
33
33
34
34
35
2.2.
36
MARCO LEGAL O NORMATIVO
7
3.
METODOLOGÍA
3.1.
38
ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN
38
3.2. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD/
CAMPOTEMÁTICO DEL PROGRAMA
38
3.3.
39
HIPÓTESIS
3.4. VARIABLES
3.4.1. Variables independientes
3.4.2. Variables dependientes
40
40
40
4.
41
DESARROLLO INGENIERIL
4.1. DISEÑO DEL PUENTE A IMPLEMENTAR
4.1.1. Principios básicos de los puentes colgantes
4.1.2. Características de los materiales para el puente
41
42
43
4.2. MOVIMIENTO DEL PUENTE
4.2.1. Programa del PIC 16F877A para velocidad de los motores
45
47
4.3.
51
ETAPA DE SENSADO
4.4. DISEÑO DE LA TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS
4.4.1. Diagrama del circuito de la tarjeta de adquisición de datos.
4.4.2. Programa del diseño de la tarjeta de adquisición de datos
52
53
54
4.5.
4.5.1.
4.5.2.
4.5.3.
4.5.4.
ETAPA DE TRANSMISIÓN
Sistema de comunicación
Red IDEN
Modem de transmisión VIRLOC
Programa del VIRLOC
59
59
59
60
62
4.6.
VISUALIZACIÓN
62
5.
PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
5.1.
5.1.1.
5.1.2.
5.1.3.
5.1.4.
COMPORTAMIENTOS DEL SENSOR
Señal registrada por el sensor en el eje X.
Comparación del eje X con Y, Z.
Relación de tiempo y gravedad en el eje X. .
Señal registrada por el sensor en el eje Y..
8
64
64
64
65
65
66
5.1.5. Comparación del eje Y con X, Z.
5.1.6. Relación de tiempo y gravedad en el eje Y.
5.1.7. Señal registrada por el sensor en el eje Z.
5.1.8. Comparación del eje Z con X, Y..
5.1.9. Relación de tiempo y gravedad en el eje Z.
5.1.10. Gráfica en 3D del eje X.
5.1.11. Gráfica en 3D del eje Y..
5.1.12. Gráfica en 3D del eje Y.
66
67
67
68
68
69
69
70
5.2.
Circuito impreso del Proyecto.
71
5.3.
Foto del proyecto.
72
6.
CONCLUSIONES
73
7.
RECOMENDACIONES
75
BIBLIOGRAFÍA
76
WEBLIOGRAFÍA
76
GLOSARIO
77
ANEXOS
81
9
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Perfil del puente
41
Figura 2. Visualización de los motores
46
Figura 3 Esquema del circuito para el motor
50
Figura 4. Acelerómetro ADXL330
51
Figura 5. Diagrama del circuito de la tarjeta de adquisición de datos
53
Figura 6. Virloc modem de transmisión
61
Figura 7. Visualización del sistema.
63
Figura 8. Señal registrada por el sensor en el eje X.
63
Figura 9. Comparación del eje X Con Y, Z.
65
Figura 10. Señal registrada por el sensor en el eje Y.
66
Figura 11. Comparación del eje Y Con X, Z.
66
Figura 12. Señal registrada por el sensor en el eje Z.
67
Figura 13. Comparación del eje Z Con X, Y.
68
Figura 14. Grafica 3D en el eje X.
69
Figura 15. Grafica 3D en el eje Y.
69
Figura 16. Grafica 3D en el eje Z.
70
Figura 17. Circuito impreso del proyecto.
71
Figura 18. Foto del proyecto
72
Figura 19. Foto del proyecto 2
72
10
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Características del PIC 16F877
52
Tabla 2. Resultados para el eje X.
65
Tabla 3. Resultados para el eje Y.
67
Tabla 4. Resultados para el eje Z.
68
11
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A. Programa del VIRLOC
81
ANEXO B. Programa del entorno gráfico
82
ANEXO C. Datasheet del acelerómetro ADXL3xxx
88
12
INTRODUCCIÓN
Hasta hace poco, en la ciudad de Bogotá se empezaron a implementar
dispositivos capaces de monitorear el movimiento de los puentes con exactitud y
una gran precisión, ya que no se tenía acceso a la información del sistema desde
un punto de visualización determinado. Es por esto que la persona encargada de
supervisar el estado del puente, tenía que trasladarse hasta dicho sitio y extraer
los datos dados por el dispositivo.
Los sistemas de adquisición de datos son tarjetas insertables que permiten la
entrada y salida de datos del computador a otros aparatos, donde se conectan
sensores, y actuadores, para interactuar con el mundo real. Los datos que entran
y salen pueden ser señales digitales o análogas, o simplemente conteos de
ocurrencias digitales, tanto de entrada, como de salida.
Para el funcionamiento de la tarjeta de adquisición de datos se utilizan diversos
programas, los cuales permitirán programar el dispositivo físico, el cual tomará la
información de los sensores de movimiento que estarán puestos estratégicamente
en el puente y permitirá que la tarjeta de adquisición de datos capte la información
y ésta sea llevada a un computador, por medio de un sistema IDEN basado en
GPS.
13
Si se implementa este sistema, los datos arrojados por las diversas vibraciones del
puente se pueden observar desde un centro de visualización, bien sea una página
web, mediante mensajes de texto, facilitándole al usuario una forma más rápida de
ver la información del estado de la estructura sin tener que trasladarse al sitio
donde se encuentra.
El tiempo de transferencia de datos es aproximado al real y maneja parámetros
críticos que permiten la transmisión del sistema de adquisición y el sistema de
control.
En este proyecto de investigación se pretende implementar un sistema de
adquisición de datos con el objetivo de enviar información por medio de IDEN
basado en tecnología GPS, para determinar las vibraciones de las construcciones,
en este caso los puentes vehiculares y prevenir pérdidas humanas.
14
1.
1.1.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
ANTECEDENTES
En 1984 en Japón se realizaron proyectos acerca de un tipo de tarjetas que
permitía la adquisición de datos para mantener el estado de las estructuras
afectadas por sismos, a tal situación, los laboratorios geotécnicos crearon dichos
dispositivos, los cuales se componen de una computadora portátil y un proceso en
un software de adquisición de datos.
En Colombia en 1985 después de la catástrofe de Armero se empezaron a
implementar sistema de acelerografía en las fallas tectónicas más importantes del
país, con el fin de prevenir desastres.
La ciudad de Bogotá se ha visto afectada por eventos sísmicos, que han causado
daños significativos en edificios y otras estructuras, registrándose un último evento
de gran intensidad hacia el año de 1966.
En el año de 1997, la Dirección de Prevención y Atención de Emergencias (DPAE)
suscribió un convenio con INGEOMINAS para la adquisición, instalación y
operación de la red de acelerógrafos y sistemas de datos en la ciudad de Bogotá.
15
La red local está integrada por 30 acelerógrafos digitales, de los cuales dos
cuentan con acelerómetros en profundidad (Down Hole), hasta encontrar el nivel
de roca y los 28 restantes en superficie.
Los acelerógrafos y sistemas de adquisición han sido ubicados estratégicamente
en las zonas típicas de la ciudad. De acuerdo con la ley 400 de 1997 las
construcciones
existentes,
cuyo
uso
las
clasifica
como
edificaciones
indispensables y de atención a la comunidad, localizadas en zonas de amenaza
sísmica alta e intermedia, se les debe evaluar su vulnerabilidad sísmica y deben
ser intervenidas o reforzadas para llevarlas a un nivel de seguridad sísmica
equivalente al de una edificación nueva.
16
1.2.
DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Diversos estudios arrojan que Bogotá está situada en una zona de riesgo sísmico
medio, pues aquí coinciden varias fallas geológicas. El daño de los puentes no
sólo se registra por movimientos sísmicos, sino por el exceso de cargas de los
vehículos y los factores climáticos.
El problema de tecnología, la falta de recursos para implementar sistemas de
monitoreo para los puentes y el poco conocimiento que tiene la sociedad sobre
este tipo de sistemas, hace pensar que se debe estar
preparado para estas
situaciones.
Un sistema de adquisición de datos permite identificar el estado en
que se
encuentra el puente vehicular captando las vibraciones y de esta forma enviar una
información constante, que permita conocer el estado de la estructura.
¿Cuál es la solución más viable para que un sistema de adquisición de datos sea
capaz de registrar vibraciones en un puente y reportar que daño presenta?
17
1.3.
JUSTIFICACIÓN
Con este proyecto se pretende enviar una información acerca de las vibraciones
de los puentes vehiculares de la ciudad de Bogotá, mediante un sistema de
adquisición de datos que transmite una comunicación basada en tecnología IDEN
a un sistema de control visual.
Los avances tecnológicos se pueden considerar como “la aplicación sistemática
del conocimiento científico y organizado de las tareas prácticas”. Uno de ellos es
la tarjeta de adquisición de datos.
Con este proyecto se quiere implementar un sistema que permite dar información
acerca de los estados de los puentes, para la seguridad y confianza de la
sociedad.
18
1.4.
1.4.1.
•
OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN
Objetivo General
Implementar un sistema de adquisición de datos por medio de sensores
que sean capaces de dar una información determinada del estado de los
puentes.
1.4.2.
•
Objetivos Específicos
Diseñar una tarjeta de adquisición de datos que permita la información de
los estados de los puentes por medio de tecnologías de transmisión.
•
Construir un sistema de adquisición de datos por medio de una tarjeta.
•
Realizar una estructura a escala la cual pueda probar el funcionamiento de
la misma.
•
Implementar un sistema de transmisión el cual maneje los datos adquiridos
para visualizarlos.
•
Implementar un medio de visualización.
19
1.5.
ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
1.5.1. Alcances
El proyecto se hace en beneficio de la ciudad de Bogotá para prevenir desastres
mediante avances tecnológicos como la construcción e implementación de un
sistema de adquisición de datos con un dispositivo que transmite y visualiza la
información para el estado de puentes vehiculares en la cuidad de Bogotá,
simulado en un puente a escala.
1.5.2. Limitaciones
La principal limitación es el estado del tiempo, ya que los sensores varían según
la temperatura y la sensibilidad a la cantidad de movimiento de los puentes.
20
2.
2.1.
MARCO DE REFERENCIA
MARCO TEÓRICO - CONCEPTUAL
Este proyecto permite captar las vibraciones de los puentes; mediante el diseño e
implementación de un sistema de adquisición de datos que realiza envíos de
información captados por diferentes sensores de movimiento que se sitúan en
puntos estratégicos de la construcción.
Estos sensores deben ser de gran alcance y resistencia a diferentes cambios
climáticos, también el tráfico que se encuentra en la zona de la construcción.
Para el envió de los datos se realiza una investigación de las diferentes
tecnologías de transmisión que permite la comunicación de información adquirida
por el sistema de adquisición.
2.1.1. Sistema de adquisición de datos
Adquisición de datos es el proceso de obtener o generar información de manera
automatizada desde recursos de medidas analógicas y digitales como sensores y
dispositivos bajo prueba.
Un sistema de adquisición de datos no es más que un equipo electrónico cuya
función es el controlar o simplemente dar el registro de una o diferentes variables
de un proceso cualquiera, y que en forma general puede estar compuesto por los
siguientes elementos.
21
•
Sensores y transductores
•
Amplificadores operacionales.
•
Amplificadores de instrumentación.
•
Aisladores.
•
Multiplexores analógicos.
•
Multiplexores digitales.
•
Conversores A-D.
•
Conversores D-A.
•
Microprocesadores.
•
Contadores.
•
Filtros.
•
Comparadores.
•
Fuentes de potencia
2.1.2. Sensores de movimiento
Son los sensores más usados en estructuras, Permiten controlar la iluminación, la
climatización y el sistema de seguridad. Los sensores de movimiento deben ser
seleccionados según el área que se desee supervisar, el tipo de movimiento que
se desee sensar y el tipo de carga que se desee comandar.
22
Muchos sensores de movimiento tienen integrados dispositivos como por ejemplo
sensores de luminosidad, receptores de IR (infrarrojos), temporizadores y
controladores horarios.
2.1.3. Acelerómetros
Son considerados transductores estándar para medición de vibración en
máquinas. La masa sísmica está sujetada a la base con un perno axial, que se
apoya en un resorte circular. El elemento piezo eléctrico está ajustado entre la
base y la masa. Cuando una materia está sujeta a una fuerza, se genera una
carga eléctrica entre sus superficies. Hay muchas materias de este tipo. Cuarzo es
el más usado.
Cuando se mueve el acelerómetro en la dirección arriba abajo, la fuerza que se
requiere para mover la masa sísmica esta soportada por el elemento activo.
Según la segunda ley de Newton, esa fuerza es proporcional a la aceleración de la
masa.
La
fuerza
sobre
el
cristal
produce
la
señal
de
salida,
que
consecuentemente es proporcional a la aceleración del transductor. Los
acelerómetros son lineales en el sentido de la amplitud, lo que quiere decir que
tienen un rango dinámico muy largo.
23
Los niveles más bajos de aceleración que puede detectar son determinado
únicamente por el ruido electrónico del sistema electrónico, y el limite de los
niveles más altos es la destrucción del mismo elemento piezo eléctrico.
Este rango de niveles de aceleración puede abarcar amplitudes de alrededor de
160 dB. Ningún otro transductor puede igualar esto.
El rango de frecuencias del acelerómetro es muy ancho y se extiende desde
frecuencias muy bajas en algunas unidades hasta varias decenas de kilohertzios.
La respuesta de alta frecuencia está limitada por la resonancia de la masa
sísmica, junto con la elasticidad del piezo elemento.
Esa resonancia produce un pico importante en la respuesta de la frecuencia
natural del transductor, y eso se sitúa normalmente alrededor de 30 kHz para los
acelerómetros que se usan normalmente. Una regla general es que un
acelerómetro se puede usar alrededor de 1/3 de su frecuencia natural. Datos
arriba de esta frecuencia se acentuarán debidos de la respuesta resonante, pero
se pueden usar si se toma en cuenta este efecto.
La frecuencia de resonancia de un acelerómetro depende mucho de su montaje.
El mejor tipo de montaje siempre es el montaje con botón, todo lo demás limitará
el rango de frecuencia efectivo de la unidad.
24
Cuando se coloca un acelerómetro es importante que la ruta de vibración desde la
fuente hacia el acelerómetro sea la más corta posible, especialmente si se esta
midiendo la vibración en rodamientos con elementos rodantes.
1
2.1.4. Acelerógrafos.
Es un instrumento que mide las aceleraciones producidas por un movimiento. En
sismología se le utiliza principalmente para medir cuantitativamente la severidad
del sacudimiento del suelo al paso de las ondas sísmicas por el punto de
observación. Existen instrumentos que registra las aceleraciones producidas por
un movimiento como son los acelerógrafos y sismógrafos que miden la amplitud
máxima de una onda sísmica.
Ninguno de estos elementos puede, detectar un sismo o daños en la estructura del
puente pero si pueden salvar vidas cuando algunos de estos acontecimientos
ocurran por medio de un sistemas de acelerografía y el mismo sistema de de
adquisición de datos para los puentes.
El sistema de adquisición de datos promueve códigos de construcción que deben
controlar el comportamiento de amenaza sísmica. Estos valores de aceleración
(en una escala) que una construcción debe soportar se llaman constante sísmica.
1
www.dliengineering.com/vibman-spanish/elacelermetro.htm; septiembre 10 de 2007;10:30am
25
El puente debe soportar el monto de movimiento de dicha escala y el paso de los
vehículos y mandar la información al sistema de adquisición, el cual detallará el
movimiento, el tipo de intensidad de movimiento que informará por medio del
sistema de transmisión, a la unidad de acopio de datos.
2.1.5. Sistema Digital Troncalizado (IDEN) basado en GPS
El GPS funciona mediante una red de 24 satélites (21 operativos y 3 de respaldo)
en órbita sobre el globo a 20.200 km con trayectorias sincronizadas para cubrir
toda la superficie de la tierra.
Cuando se desea determinar la posición, el aparato que se utiliza para ello localiza
automáticamente como mínimo cuatro satélites de la red, de los que recibe unas
señales indicando la posición y el reloj de cada uno de ellos. En base a estas
señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el retraso de las señales,
es decir, la distancia al satélite. Por triangulación calcula la posición en que éste
se encuentra.
La triangulación en el caso del GPS, a diferencia del caso 2-D que consiste en
averiguar el ángulo respecto de puntos conocidos, se basa en determinar la
distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias,
se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites.
Gracias a este sistema de posicionamiento global fue creada una tecnología
26
inalámbrica desarrollada por Motorola en 1994, la cual proporciona a los usuarios,
múltiples servicios en un único e integrado sistema de comunicaciones móviles.
Su principal característica radica la comunicación directa que permite pulsar un
botón para poder establecer una llamada o conferencia con los usuarios del
sistema, algunos terminales incluyen características GPS las cuales dependen de
la capacidad de la red; Motorola es quien provee tanto la infraestructura como los
terminales móviles de esta tecnología
Los terminales IDEN usan varias tecnologías de comunicaciones, la principal es
TDMA (Time Division Multiple Access), que permite dividir la señal en tres partes,
bajando la carga individual de cada una de ellas. Cada parte puede transportar
voz o datos en una transmisión.
Este sistema global de navegación lo componen.
•
Sistema de satélites. Está formado por 24 unidades con trayectorias
sincronizadas para cubrir toda la superficie del globo terráqueo. Más
concretamente, repartidos en 6 planos orbítales de 4 satélites cada uno. La
energía eléctrica que requieren para su funcionamiento la adquieren a partir
de dos paneles compuestos de celdas solares adosadas a sus costados.
27
•
Estaciones terrestres: envían información de control a los satélites para
controlar las órbitas y realizar el mantenimiento de toda la constelación.
•
Terminales receptores: indica la posición en la que están, conocidas
también como unidades GPS, que se pueden adquirir en las tiendas
especializadas.
2.1.6. Tono Digital de Multiple Frecuencia (DTMF)
Se conoce como Dual Tone Multiple Frequency, se utiliza para teléfonos con línea
de voz y frecuencia, incluye un centro de conmutación para llamadas, también se
usa para marcación dada por el tono del teléfono.
En telefonía, el sistema de marcación por tonos, también llamado sistema
multifrecuencial o DTMF, funciona así:
•
Cuando el usuario pulsa en el teclado de su teléfono la tecla
correspondiente al dígito que quiere marcar, se envían dos tonos, de
distinta frecuencia, que la central decodifica a través de filtros especiales,
detectando instantáneamente el dígito que se marcó.
La marcación por tonos fue posible gracias al desarrollo de circuitos integrados
que los generan desde el equipo terminal, consumiendo poca corriente de la red y
sustituyendo el sistema mecánico de interrupción-conexión (el anticuado disco de
marcar).
28
Este sistema supera al de marcación por pulsos por cuanto disminuye la
posibilidad de errores de marcación, al no depender de un dispositivo mecánico.
Por otra parte es mucho más rápido ya que no hay que esperar tanto tiempo para
que la central detecte las interrupciones, según el número marcado.
Tradicionalmente la manera de señalizar en telefonía había sido mediante
interrupciones controladas (40 msg. - 60 msg.) de la línea telefónica y se le
denominaba señalización por pulsos, el sistema de marcación era el disco giratorio
que al regresar iba abriendo y cerrando la línea telefónica, mediante sistemas
mecánicos (levas) y contactos eléctricos, sin embargo desde la década de los
70´s, se empezaron a concebir nuevos métodos que estuvieran dentro de la banda
telefónica de 300 a 3400 Hz. y que la marcación se enviara por tonos, es decir
señales audibles y que sin que agregaran ruido a la línea o transitorios
indeseables, se pudieran enviar y detectar en forma inconfundible, por esto se
ideó el concepto DTMF.
2.1.7. Concepto de sismo
El origen de la gran mayoría de los terremotos se encuentra en una liberación de
energía, producto de la actividad volcánica o tectónica de placas.
Los terremotos tectónicos se suelen producir en zonas donde la concentración de
fuerzas generadas por los límites de las placas tectónicas da lugar a movimientos
de reajuste en el interior y en la superficie de la tierra.
29
Es por esto que los sismos de origen tectónico están íntimamente asociados con
la formación de fallas geológicas. Suelen producirse al final de un ciclo
denominado ciclo sísmico, que es el período de tiempo durante el cual se acumula
deformación en el interior de la tierra que más tarde se liberará repentinamente.
Dicha liberación se corresponde con el terremoto, tras el cual, la deformación
comienza a acumularse nuevamente. 2
2.1.8. Lectura de mediciones
Todos los sensores o transductores eventualmente convierten un parámetro físico
a una señal eléctrica que pueda viajar a través de un cable.
Cuando se conecta estos cables a registradores de tarjetas de adquisición de
datos, multímetros digitales o cualquier otro hardware de medición se espera que
la medición sea igual al valor eléctrico en los cables.
Muchos ingenieros erróneamente evalúan el error de un dispositivo de adquisición
simplemente considerando los bits de resolución del dispositivo.
Por ejemplo, un dispositivo con 16 bits de resolución tiene 216 65,536 posibilidades
que puede regresar al usuario como medición. Estos 65,536 valores están
2
www.idm-instrumentos.es/adqdatos/kpci.htm; Agosto 20 de 2007; 3:35pm
30
igualmente distribuidos a lo largo de un rango de voltaje y cualquier muestra de la
señal se va a redondear a uno de estos 65,536 valores.
El error de cuantificación dictado por la resolución del dispositivo sólo representa
un porcentaje pequeño del error total en el resultado de la medición. Los otros
tipos de errores pueden variar drásticamente por el diseño del hardware. Los
dispositivos Measurement Ready de National Instruments están diseñados para
minimizar todos los tipos de errores y la precisión resultante se imprime en los
catálogos y manuales de especificación.
2.1.9. Cambios de temperatura
La precisión del dispositivo de adquisición cambiará a medida que la temperatura
varíe. Los dispositivos Measurement Ready tiene algunas ventajas en el diseño
que minimizan los errores causados por los cambios de temperatura incluyendo:
componentes de alta calidad que cuenta con valores consistentes sobre un amplio
rango de temperatura, componentes de compensación que causan errores en la
dirección opuesta que otros componentes para efectivamente cancelar los errores.
Un sensor de temperatura hace que el usuario pueda acceder para evaluar la
temperatura del dispositivo.
Gracias a estas consideraciones en el diseño la lectura de un dispositivo
Measurement Ready de NI de 16 bits cambiará un máximo de 0.0006 bits cuando
la temperatura cambia 1°C. Esta tolerancia a los cambios de temperatura anulada
31
a la habilidad de poder monitorear programáticamente la temperatura del
dispositivo le asegura lecturas confiables y precisas cuando la Temperatura varía.
2.1.10. Tiempo de estabilización
El tiempo de estabilización o settling time es una pequeña cantidad de tiempo
requerido en un dispositivo de adquisición de datos para llegar a un cierto nivel de
precisión y quedarse dentro de un cierto rango de precisión. Los dispositivos
Measurement
Ready
de
adquisición
de
datos están garantizados para
estabilizarse dentro de las especificaciones de precisión para una cierta ganancia
y razón de muestreo.
2.1.11. Ruido en el sistema
El ruido representa la cantidad de desviación aleatoria de una medición contra la
señal real debido a factores de ruido como calentamiento e interferencia eléctrica.
Ya que los dispositivos Measurement Ready cuentan con partes de alta calidad y
ya que son diseñados con aislamiento apropiado y atención a los planos de tierra,
la cantidad de ruido en sus mediciones es minimizada.
2.1.12. Errores lineales y no lineales
Los errores comunes en todos los convertidores análogo-digitales (ADCs) son
minimizados ya que las tarjetas de adquisición de datos Measurement Ready usan
los componentes de más alta calidad de proveedores comerciales.
32
Los errores comunes asociados con los ADCs se pueden categorizar en dos,
lineales y no lineales. Los errores lineales incluyen errores de ganancia y offset.
Estos errores se pueden corregir fácilmente con una simple ecuación lineal. Los
errores no lineales están compuestos de no linealidad diferencial y no linealidad
integral.
2.1.13. Acondicionamiento de señales
Convierte el dispositivo de adquisición de datos en un sistema completo y le ayuda
a conectar directamente a un amplio rango de tipos de sensores y señales, desde
termopares hasta señales de alto voltaje. Las tecnologías clave para
acondicionamiento de señales multiplican por 10 el rendimiento y la precisión del
sistema de adquisición de datos.
2.1.14. Conversor análogo digital
Dispositivo electrónico que convierte una señal eléctrica continua, generalmente
voltaje en un código digital equivalente. Este presenta los siguientes tipos de
lógica:
•
Lógica de control: los terminales generalmente determinan e inician el
estado de las operaciones, como son: inicio de conversión, fin de
conversión, chip select, chip enable, wr, rd, señales para la selección de
varios canales, etc.
33
•
Lógica de funcionamiento: mediante estos terminales pueden establecer
el tipo de codificación que el conversor realizará (unipolar o bipolar), las
referencias de voltaje que utiliza, el rango de voltaje de entrada, ajuste de
off set, etc.
2.1.15. Conversor digital análogo
Dispositivo que convierte un código digital en una señal eléctrica correspondiente
a un voltaje o corriente. Su función dentro de un SAD o de control es proporcional
un nivel de voltaje o corriente deseada a un elemento que permitirá controlar la
variable hasta llevarla al valor deseado. Este tipo de dispositivo también se puede
utilizar como generador de señales.
Un conversor D/A puede tener normalmente 8, 10 ó 12 bits, salidas analógicas
que pueden ser voltaje o corriente y sus sales de control frecuentemente son: Vref,
Wr, CS, CE y Rfb.
2.1.16. Microprocesadores
Los microprocesadores son los que se encargan del almacenamiento y
procesamiento de los datos, son dispositivos que se encargan de todas las
funciones de procesamiento de la señal. Estos son de gran importancia porque
son como el corazón del sistema de adquisición de datos. 3
3
Sistema de base de datos: Diseño, Implementación y administración; Autor: Meter Rob, Carlos
Coronel; Agosto 23 de 2007; 2:30pm
34
2.1.17. Microcontrolador 16F877A
Se denomina microcontrolador a un dispositivo programable capaz de realizar
diferentes actividades que requieran del procesamiento de datos digitales y del
control y comunicación digital de diferentes dispositivos.
Los microcontroladores poseen una memoria interna que almacena dos tipos de
datos; las instrucciones, que corresponden al programa que se ejecuta, y los
registros, es decir, los datos que el usuario maneja, así como registros especiales
para el control de las diferentes funciones del microcontrolador.
Estos se programan en Assembler y cada microcontrolador varía su conjunto de
instrucciones de acuerdo a su fabricante y modelo. De acuerdo al número de
instrucciones que el microcontrolador maneja se le denomina de arquitectura RISC
(reducido) o CISC (complejo).
Las características de este PIC son:
•
Soporta modo de comunicación serial, posee dos pines para ello.
•
Amplia memoria para datos y programa.
•
Memoria reprogramable: la memoria en este PIC es la que se denomina
FLASH; este tipo de memoria se puede borrar electrónicamente (esto
corresponde a la "F" en el modelo).
4
4
www.microchip./ datachip16f877.htm; septiembre 29 de 2007; 10:30 am
35
2.2. MARCO LEGAL O NORMATIVO
La norma ISO – 9000 forma parte de una serie de tres normas sobre sistemas de
calidad para tarjetas de adquisición de datos, que pueden ser usadas con
propósitos de aseguramiento externo de la calidad. Los modelos alternativos de
aseguramiento de calidad descritos en las tres normas que se citan a
continuación, representan tres formas distintas de capacidad organizativa o
funcional adecuadas para propósitos contractuales bipartitos.
•
UNIT-ISO 9001: sistemas de calidad - Modelo de aseguramiento de la calidad
en el diseño/desarrollo, producción, instalación y servicio.
•
UNIT-ISO 9002: sistemas de calidad - Modelo de aseguramiento de la calidad
en la producción e instalación.
•
UNIT-ISO 9003: sistemas de calidad - Modelo de aseguramiento de la calidad
en la inspección y ensayos finales.
Se pretende que esta serie de normas se adopten directamente, pero en ciertas
ocasiones puede ser necesario adecuarlas en situaciones contractuales
específicas. La norma UNIT-ISO 9000 proporciona una guía tanto en la adaptación
como en la selección del modelo apropiado de aseguramiento de la calidad, según
se indica en UNIT-ISO 9001, UNITISO 9002 y UNIT-ISO 9003.
36
La norma ISO – 9000 establece los requisitos que debe cumplir un sistema de
calidad cuando un contrato entre las partes exige que se demuestre la capacidad
del proveedor para diseñar y suministrar el producto.
Los requisitos establecidos en esta norma tienen como fin principal prevenir la no
conformidad en todas las etapas, desde el diseño hasta el servicio. Esta norma se
aplica en situaciones contractuales, cuando: el contrato requiere específicamente
una tarea de diseño, en cuyo caso los requisitos del producto, principalmente en
términos de comportamiento, pueden estar establecidos en forma mandataria o es
necesario que se establezcan.
La confianza en la conformidad del producto puede ser lograda a través de una
demostración adecuada de la capacidad del proveedor en el diseño, desarrollo,
producción, instalación y servicio. 5
5
www.normaiso9000.com; Mayo 12 de 2007-09-22; 4:55pm
37
3.
3.1.
METODOLOGÍA
ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN
Es empírica - analítica ya que proporciona investigación y orienta el trabajo al
permanente monitoreo de puentes, con la verificación experimental, de manera
que los cálculos generados a través de modelos matemáticos y simulaciones
computacionales se deben retroalimentar con la experimentación, en la búsqueda
de información cada vez más confiable y práctica para la solución del problema.
3.2.
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD/
CAMPOTEMÁTICO DEL PROGRAMA
La línea de investigación es: Tecnologías Actuales y Sociedad, uno de los tópicos
en el debate actual sobre la ciencia y la tecnología consiste en determinar qué
tanto han servido para configurar a las sociedades modernas y trasformar a las
tradicionales.
La sublínea es: análisis de señales y comunicaciones.
Análisis de señales
Descripción: este campo contempla todas las aplicaciones que se requiera el
análisis matemático de las señales, siendo estas analógicas o digitales. También
permite la interacción de hardware y software.
Justificación: el tratamiento y manipulación de señales es fundamental por el
38
gran número de aplicaciones que conllevan en temas como electrónica de
consumo, comunicaciones, telefonía celular etc.
COMUNICACIONES:
Descripción: los diversos sistemas de comunicación existentes son aquellos que
se encuentran en desarrollo, la estructura y funcionamiento básico de cada uno de
estos sistemas, los métodos de la transmisión, propagación, recepción,
reproducción y en general todo lo que tiene que ver con el manejo análogo y
digital de las señales (información) que se transfieren a través de la acción de la
comunicación.
Justificación: las tecnologías de comunicación han cruzado todas las fronteras,
porque no utilizarla en algo simple en una tarjeta de adquisición en la que las
comunicaciones juegan un papel importante en la transmisión.
3.3.
HIPÓTESIS
El envío de datos del sistema de adquisición, redunda en el monitoreo constante
de vibraciones en la estructura, dado que tendrá la capacidad de captar las más
mínimas oscilaciones y enviarlas a un sistema de visualización.
39
3.4.
VARIABLES
3.4.1. Variables independientes
•
Tamaño y características civiles del puente a monitorear.
•
Selección de tecnología de transmisión IDEN basada en (GPS).
•
Características de los sensores.
3.4.2. Variables dependientes
•
Técnicas y sistemas de monitoreo (IDEN basado en GPS).
•
Estructura y funcionamiento del sistema de adquisición de datos.
•
Definición de las características de los elementos que conformara el
sistema.
40
4.
4.1.
DESARROLLO INGENIERIL
DISEÑO DEL PUENTE A IMPLEMENTAR
El modelo del puente a escala fue diseño del autor por su resistencia, estabilidad y
fácil manejo para simular vibraciones. Ver figura 1.
Figura 1. Perfil del puente
Este puente está construido en madera con pintura de aluminio, para que sea
resistente a la corrosión, la madera es uno de los materiales más flexibles para
este tipo de aplicaciones, ya que se puede manipular fácilmente y es resistente a
las vibraciones que se simularán.
41
Las medidas del puente son de 90 cm X 20 cm, constará de 2 vigas en forma
hache con una tensión determinada por 2 guayas, tiene dos carriles, las vigas
están hechas en madera, su diseño es en forma cuadrada para sostener los
resortes que harán la simulación del movimiento del puente.
4.1.1. Principios básicos de los puentes colgantes
Los principios de funcionamiento de un puente colgante son relativamente
simples. La implementación de estos principios, tanto en el diseño como en la
construcción.
En principio, la utilización de cables como los elementos estructurales más
importantes de un puente tiene por objetivo el aprovechar la gran capacidad
resistente del acero cuando está sometido a tracción.
Si la geometría más sencilla de puente colgante, para simplificar las explicaciones
y crear un paralelismo con la secuencia de los procesos constructivos, el soporte
físico de un puente colgante está provisto por dos torres de sustentación,
separadas entre sí. Las torres de sustentación son las responsables de transmitir
las cargas al suelo de cimentación.
Debido a su peso propio (carga vertical uniformemente distribuida en toda la
longitud del arco), los cables describen una curva conocida como Catenaria.
42
En el caso más común, en que no existe desnivel entre los dos extremos, la fuerza
de tensión en el extremo del cable (y la tensión a lo largo del cable también)
depende de la longitud entre extremos, del peso por unidad de longitud, y de la
flecha en el centro de la luz.
En este caso:
Donde:
T: tensión en el extremo del cable
H: componente horizontal de la tensión en el extremo del cable
4.1.2. Características de los materiales para el puente
•
Elasticidad
Es propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original
después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa. Cuando una fuerza
externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del
material que provoca la deformación del mismo.
43
En muchos materiales, entre ellos los metales como el Aluminio y los minerales, la
deformación es directamente proporcional al esfuerzo.
•
Tensión
Es una fuerza que actúa sobre un cable que sostiene un peso. Bajo tensión, un
material suele estirarse, y recupera su longitud original si la fuerza no supera el
límite elástico del material.
Bajo tensiones mayores, el material no vuelve completamente a su situación
original, y cuando la fuerza es aún mayor, se produce la ruptura del material, es
una fuerza de tracción a la que esta sometida un cuerpo.
•
Compresión
Es una presión que tiende a causar una reducción de volumen. Cuando se somete
un material a una fuerza de flexión, cizalladura o torsión, actúan simultáneamente
fuerzas de tensión y de compresión. Por ejemplo, cuando se flexiona una varilla,
uno de sus lados se estira y el otro se comprime.
•
Plastodeformación
Es una deformación permanente gradual causada por una fuerza continuada
sobre un material. Los materiales sometidos a altas temperaturas son
especialmente vulnerables a esta deformación.
44
La pérdida de presión gradual de las tuercas, la combadura de cables tendidos
sobre distancias largas o la deformación de los componentes de máquinas y
motores son ejemplos visibles de plastodeformación.
•
Fatiga
Puede definirse como una fractura progresiva. Se produce cuando una pieza
mecánica está sometida a un esfuerzo repetido o cíclico, por ejemplo una
vibración. Aunque el esfuerzo máximo nunca supere el límite elástico, el material
puede romperse incluso después de poco tiempo. En algunos metales, como las
aleaciones de titanio, puede evitarse la fatiga manteniendo la fuerza cíclica por
debajo de un nivel determinado.
4.2.
MOVIMIENTO DEL PUENTE
Para simular las vibraciones del puente, se utilizan dos motoreductores DC de 0 a
24 voltios, programados con el PIC 16f877A mediante C++ builder 5, estos
motores varían en una escala de 5% a 100% dependiendo la vibración que se
quiera mostrar. Ver figura 2.
45
Figura 2. Visualización de los motores
Fuente: c++ Builder 5
46
4.2.1. Programa del PIC 16F877A para velocidad de los motores
// **** VECTOR DE INTERRPCIONES ***** //
void interrupt VET( void )
{
if( T0IF ) // INTERRUPCION POR TIMER 0 //// 0.0016384 Seg
{
if( pwm==0 )
{
if( PWM1 )
{
if( Dir1 )
RB7=1;
else
RB6=1;
}
else
{
RB7=0;
RB6=0;
}
if( PWM2 )
{
if( Dir2 )
RB0=1;
else
47
RD5=1;
}
else
{
RB0=0;
RD5=0;
}
}
else
{
if( pwm >= PWM1 )
{
RB7=0;
RB6=0;
}
if( pwm >= PWM2 )
{
RB0=0;
RD5=0;
}
}
pwm+=5; if( pwm>=100 )pwm=0;
Periodo++;
if( Periodo==5 ) // 6.5536m Seg // 152.58789 Hz
{
BAN=1;
48
Periodo=0;
}
T0IF=0;
}
if( RCIF ) // INTERRUPCION POR RECEPCION SERIAL
{
IN = RCREG;
if( IN==255 )
dd=0;
else
switch( dd )
{
case 0: dd=1; PWM1 = IN; if( PWM1>100 )PWM1=100; break;
case 1: dd=2; PWM2 = IN; if( PWM2>100 )PWM2=100; break;
case 2: dd=3; RD5=0; RB0=0; RB6=0; RB7=0;
if( IN&2 )Dir2=1; else Dir2=0;
if( IN&1 )Dir1=1; else Dir1=0;
default: break;
}
RCIF=0;
}
}
49
Para simular se utiliza el programa Proteus, y el esquema es el siguiente: ver
figura 3.
Figura 3. Esquema del circuito para el motor
Fuente: Hardware de programación Proteus
50
4.3.
ETAPA DE SENSADO
El sensor que se utilizará es un acelerómetro de tres ejes ref. ADXL330, este
tomará las vibraciones del puente y las llevarán a la tarjeta de adquisición de datos
ver figura 4.
Figura 4. Acelerómetro ADXL330
Fuente: Catalogo Dynamo Electronics
Esta tarjeta incorpora el acelerómetro de 3 ejes ADXL330 de Analog Devices. Es
la última versión de una línea probada de acelerómetros de muy bajo ruido y bajo
consumo, sólo 320 uA. El rango del sensor es de +/-3g, puede medir la
aceleración estática de la gravedad en un ángulo de inclinación, así como la
aceleración dinámica que es resultado del movimiento, el choque, o la vibración.
Las amplitudes de banda pueden ser seleccionadas entre una gama de 0.5 Hz a
1,600 Hz para el eje X y el eje Y, y una gama de 0.5 Hz a 550 Hz para el eje de Z.
51
4.4.
DISEÑO DE LA TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS
En el diseño de la tarjeta de adquisición de datos utilizamos el PIC 16F877 las
características relevantes del este dispositivo son. Ver tabla 1.
Tabla 1. Características del PIC 16F877
CARACTERÍSTICAS
16F877
Frecuencia máxima
DX-20MHz
Memoria de programa flash palabra de 14 bits
8KB
Posiciones RAM de datos
368
Posiciones EEPROM de datos
256
Puertos E/S
A,B,C,D,E
Número de pines
40
Interrupciones
14
Timers
3
Módulos CCP
2
Comunicaciones Serie
MSSP, USART
Comunicaciones paralelo
PSP
Líneas de entrada de CAD de 10 bits
8
Juego de instrucciones
35 Instrucciones
Longitud de la instrucción
14 bits
Arquitectura
Hardware
Canales Pwm
2
52
4.4.1. Diagrama del circuito de la tarjeta de adquisición de datos.
Ver figura 5.
Figura 5. Diagrama del circuito de la tarjeta de adquisición de datos
Fuente: Hardware de programación Proteus
53
4.4.2. Programa del diseño de la tarjeta de adquisición de datos
// ***** LIBRERIAS ***** //
#include <pic.h>
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <math.h>
#include <ctype.h>
#include <string.h>
// ***** LIBRERIAS ***** //
char PWM1=0, PWM2=0, pwm=0;
char Dir1=1, Dir2=1, dd=0;
char Periodo=0, BAN=0;
char IN;
int X1=0, X2=0, Y1=0, Y2=0, Z1=0, Z2=0;
// ** BRGH = 1
// ** SPBRG = 129
// ** Rata Real: 9615
// ** Error = -0,15625
// *********** FUNCIONES PARA LA COMUNICASION SERIAL ********* //
void RS232( char d_ )
{
TXREG = d_;
while( !TRMT );
}
void InicioRS232( void )
{
TRISB1 = 1;
TRISB2 = 0;
BRGH = 1;
SPBRG = 129; // 9600 bps
TXSTA = 0x24;
RCSTA = 0x90;
}
54
// *********** FUNCIONES PARA LA COMUNICASION SERIAL ********* //
// ***** CODIGO PARA ANALOGO DIGITAL ****** //
void Inicio_ADC( void )
{
ADCON1 = 1; // canales análogos RA3 Ref v+
TRISA = 0xFF;
}
char ADC( char ca_ )
{
char nn;
for(nn=0; nn<5; nn++ )
{
ADCON0 = ca_*8 + 133;
while( ADGO );
}
if(ADRESH==255) return 254;
return ADRESH;
}
// ***************************************** //
// **** VECTOR DE INTERRPCIONES ***** //
void interrupt VET( void )
{
if( T0IF ) // INTERRUPCION POR TIMER 0 //// 0.0016384 Seg
{
if( pwm==0 )
{
if( PWM1 )
{
if( Dir1 )
RB7=1;
else
RB6=1;
}
else
{
RB7=0;
RB6=0;
}
if( PWM2 )
55
{
if( Dir2 )
RB0=1;
else
RD5=1;
}
else
{
RB0=0;
RD5=0;
}
}
else
{
if( pwm >= PWM1 )
{
RB7=0;
RB6=0;
}
if( pwm >= PWM2 )
{
RB0=0;
RD5=0;
}
}
pwm+=5; if( pwm>=100 )pwm=0;
Periodo++;
if( Periodo==5 ) // 6.5536m Seg // 152.58789 Hz
{
BAN=1;
Periodo=0;
}
T0IF=0;
}
if( RCIF ) // INTERRUPCION POR RECEPCION SERIAL
{
IN = RCREG;
if( IN==255 )
56
dd=0;
else
switch( dd )
{
case 0: dd=1; PWM1 = IN; if( PWM1>100 )PWM1=100; break;
case 1: dd=2; PWM2 = IN; if( PWM2>100 )PWM2=100; break;
case 2: dd=3; RD5=0; RB0=0; RB6=0; RB7=0;
if( IN&2 )Dir2=1; else Dir2=0;
if( IN&1 )Dir1=1; else Dir1=0;
default: break;
}
RCIF=0;
}
}
// ********************************** //
// ****** FUNCION MAIN ''PIC 16F877A'' ****** //
void main( void )
{
int x,y,z;
INTCON = 0;
PSA = 0; T0CS=0;
PS2=1; PS1=0; PS0=0;
T0IE=1; T0IF=0; TMR0=0;
PEIE=1;
RCIE=1; RCIF=0;
GIE = 1;
TRISE = 7;
TRISB = 255;
TRISD = 255;
TRISC = 255;
TRISA = 255;
TRISB=0;
PORTB=0;
TRISD5 = 0;
RD5=0;
57
Inicio_ADC();
InicioRS232();
while(1)
{
if( BAN )
{
RS232( 255 );
x = (ADC(0)+X1+X2)/3;
y = (ADC(1)+Y1+Y2)/3;
z = (ADC(2)+Z1+Z2)/3;
if(x==255)RS232( 254 ); else RS232( x );
if(y==255)RS232( 254 ); else RS232( y );
if(z==255)RS232( 254 ); else RS232( z );
X2 = X1;
Y2 = Y1;
Z2 = Z1;
X1 = x;
Y1 = y;
Z1 = z;
BAN=0;
}
}
}
// ****** FUNCION MAIN ****** //
__CONFIG(0x3F3A);
58
4.5.
ETAPA DE TRANSMISIÓN
La tarjeta de adquisición de datos va conectada por puerto serial con el modem de
comunicación llamado VIRLOC, el cual transmite por la red IDEN de Avantel
basado en GPS, que permite el envío de los datos a un sistema de visualización.
4.5.1. Sistema de comunicación
Es un sistema de localización basado en tecnología GPS, el cual genera una
información que identifica la posición geográfica de un usuario a partir de datos
sobre longitud y latitud, brindando beneficios en materia de seguridad e
inteligencia de negocios para las empresas, las cuales podrán registrar la
ubicación de los usuarios con el fin de determinar rutas más rentables, optimizar
los resultados, monitorear la entrega de pedidos, prevenir riesgos, programar
mantenimiento y generar estrategias de seguridad
4.5.2. Red IDEN
Utiliza dispositivos de GPS que operan a través de la red de datos IDEN de
Avantel. Los dispositivos reportan la ubicación de cada puente, permitiendo
reportes más seguidos en caso que ocurra un evento específico. Los dispositivos
tienen un motor de programación de eventos con los que se puede configurar una
gran variedad de opciones dependiendo de la operación de cada cliente.
59
4.5.3. Modem de transmisión VIRLOC
Se trata del primer equipo con GPS On-Board de Latinoamérica bajo plataforma
Sirf. Cuenta con gran capacidad de prestaciones que lo hacen ideal para
soluciones AVL de alta complejidad donde se da prioridad a la extrema seguridad
y complejos de los sistemas de logística.
Por sus características acepta múltiples medios de comunicación celular entre los
que se destacan:
•
CDPD de IDEN o TDMA o GPRS de GSM para seguimiento On-line del
vehículo.
•
SMS y CSD de AMPS, TDMA, CDMA y GSM para seguimiento por eventos
en áreas de cobertura celular.
•
SMS y PPP vía GlobalStar o vía D+ Inmarsat para áreas sin cobertura
celular o viajes internacionales.
Cuenta con 8 entradas digitales, tres entradas análogas, tres salidas digitales, un
contador de pulsos y puerto RS232c para la conexión de accesorios. A través de
sus entradas se
permite la conexión de sensores y/o relevos para controlar
variables tales como temperatura, consumo de combustible, apertura o
desbloqueo remoto de puertas y cajas fuertes, botón de pánico, RPM’s e ignición,
entre muchas otras posibilidades.
60
A través de sus puertos permite la conexión de accesorios tales como un MDT’s
(Mobile Data Terminal), el cual
configura en una pantalla pequeña con su
respectivo menú para ingreso y envío de información en tiempo real y mensajes
bidireccionales, todo de acuerdo a las características de la operación. Ver figura 6.
Figura 6. Virloc modem de transmisión
Fuente: Avantel S.A
Estos aparatos llamados virloc operan mediante un esquema ASP (Application
Service Provider). Toda la información del la estructura puede ser vista desde
cualquier computador con acceso a internet.
El modelo ASP permite que cualquier usuario vea la información del puente sin
ningún costo de licenciamiento. El software ofrece un gran número de
funcionalidades incluyendo reportes gráficos y de texto, búsqueda del móvil más
cercano a una dirección, visualización de trayectos y rutas recorridas, solicitud
remota de posición, envío de mensajes, etc.
61
4.5.4. Programa del VIRLOC
Este programa es hecho por código ascii el cual trabaja a una velocidad de 9600.
Para el funcionamiento del virloc lo inicializamos en modo dormir, con un voltaje
de 11.5 voltios, luego se deshabilita el modo dormir para que inicie la cadena de
conexión con el código sisa++, al finalizar sisa++ inicia la marcación del GPS.
Luego se obtiene una dirección IP donde van hacer enviados los datos del sistema
de adquisición para la página de Internet, los cuales van a llegar cada 5 minutos.
Ver anexo a.
4.6.
VISUALIZACIÓN
Para la visualización se creó un programa en c++ builder que permite ver los
datos transmitidos por el virloc desde el sistema de adquisición de datos, en esta
visualización se puede ver las vibraciones del puente en tres dimensiones X, Y y
Z.
Las vibraciones detectadas por el acelerómetro se pueden ver en el centro de
visualización en tiempo real y la señal transmitida será en forma senoidal. Ver
figura 7.
62
Figura 7. Visualización del sistema.
Fuente: c++ Builder 5
63
5.
5.1.
PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
COMPORTAMIENTOS DEL SENSOR
Al momento de detectar la vibración del puente, el Adxl3xx muestra una señal
análoga, transmitiendo una serie de datos y señales que se pueden visualizar
mediante un conversor análogo digital que se encuentra en la tarjeta de
adquisición de datos.
El movimiento del puente presenta una serie de estados del 5% hasta 100%
dados por unos motoreductores, las señales de salida del sensor son:
5.1.1. Señal registrada por el sensor en el eje X.
Ver figura 8.
Figura 8. Señal registrada por el sensor en el eje X.
Fuente: c++ Builder 5
64
5.1.2. Comparación del eje X con Y, Z. Ver figura 9.
Figura 9. Comparación del eje X Con Y, Z.
Fuente: c++ Builder 5
5.1.3. Relación de tiempo y gravedad en el eje X. Ver tabla 2.
Tabla 2. Resultados para el eje X.
Segundos
0.911Seg
1.114Seg
2.025Seg
3.139Seg
4.116Seg
5.158Seg
6.383Seg
7.229Seg
EJE X
Gravedad
X=0.039g
X=-0.078g
X=-0.078g
X=-0.078g
X=-0.039g
X=-0.078g
X=0.039g
X=0.196g
EJE Y
Gravedad
Y=-0.196g
Y=-0.118g
Y=-0.118g
Y=-0.078g
Y=-0.039g
Y=0.000g
Y=0.000g
Y=0.078g
Fuente: c++ Builder 5
65
EJE Z
Gravedad
Z=0.902g
Z=0.902g
Z=0.941g
Z=0.941g
Z=0.941g
Z=0.902g
Z=0.863g
Z=1.137g
5.1.4. Señal registrada por el sensor en el eje Y. Ver figura 10.
Figura 10. Señal registrada por el sensor en el eje Y.
Fuente: c++ Builder 5
5.1.5. Comparación del eje Y con X, Z. Ver figura 11.
Figura 11. Comparación del eje Y Con X, Z.
Fuente: c++ Builder 5
66
5.1.6. Relación de tiempo y gravedad en el eje Y. Ver tabla 3.
Tabla 3. Resultados para el eje Y.
Segundos
0.911Seg
1.114Seg
2.025Seg
3.139Seg
4.116Seg
5.158Seg
6.383Seg
7.229Seg
EJE X
Gravedad
X=0.078g
X=0.078g
X=0.078g
X=-0.078g
X=0.314g
X=0.196g
X=0.392g
X=0.039g
EJE Y
Gravedad
Y=-0.431g
Y=-0.510g
Y=0.392g
Y=-0.039g
Y=-0.706g
Y=-0.706g
Y=0.745g
Y=0.353g
EJE Z
Gravedad
Z=0.784g
Z=0.941g
Z=0.863g
Z=0.706g
Z=0.824g
Z=0.784g
Z=0.980g
Z=0.667g
Fuente: c++ Builder 5
5.1.7. Señal registrada por el sensor en el eje Z. Ver figura 12.
Figura 12. Señal registrada por el sensor en el eje Z.
Fuente: c++ Builder 5
67
5.1.8. Comparación del eje Z con X, Y. Ver figura 13.
Figura 13. Comparación del eje Z Con X, Y.
Fuente: c++ Builder 5
5.1.9. Relación de tiempo y gravedad en el eje Z. Ver tabla 4.
Tabla 4. Resultados para el eje Z.
Segundos
0.911Seg
1.114Seg
2.025Seg
3.139Seg
4.116Seg
5.158Seg
6.383Seg
7.229Seg
EJE X
Gravedad
X=0.118g
X=0.000g
X=0.000g
X=0.118g
X=0.078g
X=-0.118g
X=0.157g
X=0.000g
EJE Y
Gravedad
Y=0.118g
Y=0.000g
Y=-0.039g
Y=0.039g
Y=-0.118g
Y=0.118g
Y=0.039g
Y=-0.118g
Fuente: c++ Builder 5
68
EJE Z
Gravedad
Z=0.941g
Z=0.275g
Z=1.882g
Z=1.098g
Z=-0.863g
Z=0.824g
Z=1.529g
Z=-0.392g
5.1.10. Gráfica en 3D del eje X. Ver figura 14.
Figura 14. Gráfica 3D en el eje X.
Fuente: c++ Builder 5
5.1.11. Gráfica en 3D del eje Y. Ver figura 15.
Figura 15. Gráfica 3D en el eje Y.
Fuente: c++ Builder 5
69
5.1.12. Gráfica en 3D del eje Y. Ver figura 16.
Figura 16. Gráfica 3D en el eje Z.
Fuente: c++ Builder 5
70
5.2.
Circuito impreso del Proyecto. Ver figura 17.
Figura 17. Circuito impreso del proyecto.
Fuente: Hardware de programación Proteus
71
5.3.
Foto del proyecto. Ver figura 18 y 19.
Figura 18. Foto del proyecto
Fuente: Diseño del autor
Figura 19. Foto del proyecto 2
Fuente: Diseño del autor
72
6.
•
CONCLUSIONES
Se implementó un sistema de adquisición, que permite tomar las
vibraciones de los puentes de una manera eficiente y rápida y verlas en un
centro de visualización. El sistema desarrollado está conformado por un
acelerómetro, una tarjeta de adquisición de datos, una página de internet y
un hardware de visualización.
•
En comparación con los sistemas implementados en Bogotá, donde usan
sistemas de adquisición de datos para puentes sin visualización y poca
exactitud, este proyecto permite tomar las vibraciones de una manera más
práctica ya que se ven desde un centro de visualización por medio de
tecnología digital troncalizada (IDEN).
•
El sistemas de adquisición de datos construido obtiene buenos resultados,
cumpliendo
con
los
requisitos
que
se
lograron
diseñar
para
el
funcionamiento del sistema.
•
Gracias a las pruebas realizadas tanto en el software como en hardware, la
tarjeta y los dispositivos ejecutaron correctamente sus funciones, esto
demuestran que son herramientas útiles, confiables y seguros.
73
•
La estructura a escala fundamental de este proyecto fue el diseño de un
puente colgante para probar el funcionamiento del sistema de adquisición
de datos. Demostrando que el sistema desarrollado es totalmente funcional.
•
El dispositivo final cumple los objetivos planteados en un principio. La
capacidad de ver las diversas vibraciones del puente es muy exacta y se
puede acceder a la información obtenida por el dispositivo desde cualquier
computador que tenga acceso a internet.
•
El software desarrollado permite ser instalado en cualquier computador que
cumpla las especificaciones. Debido a que utiliza un conversor de USB a
serial como salida hacia un VIRLOC que permite realizar la transmisión
para ver los datos.
•
Se diseño un programa que permite visualizar las vibraciones del puente en
tres dimensiones, mostrando la información del sistema en tiempo real.
•
El sistema de transmisión cuenta con las especificaciones necesarias para
el
envío de los datos en
forma correcta presentando un buen
funcionamiento.
74
7.
•
RECOMENDACIONES
Hay que utilizar un virloc que maneje una velocidad mayor a 9600 para
que los datos lleguen más rápido al centro de visualización.
•
Utilizar una batería de larga duración y recargable para que el sistema
de adquisición de datos funcione correctamente.
•
Ubicar varios acelerómetros en diferentes sitios del puente para que el
sistema tome las vibraciones exactas.
•
Navegar con una IP publica para que el virloc funcione correctamente y
los datos puedan ser enviados.
75
BIBLIOGRAFÍA
•
CHARTER, Francisco. (2000). C++ Builder 5 guías practicas. CD ROM.
•
COOPER William D. y HELFRICK Albert D. (1991). Instrumentación
Electrónica Moderna. Editorial Prentice Hall. Pag 25 – 37.
•
PALLAS Areny, Ramon, Sensores y acondicionadores de señal,
Alfaomega – Marcombo. 3ª edición. 480 pags. 2005. Pag 320 – 333.
•
PUCH Carlos, Manual práctico de GPRS, Thomson 2ª edición. 399 pags.
•
ROB Meter y CORONEL Carlos, Sistema de base de datos: Diseño,
Implementación y administración. 2000. Pag 150 – 170.
•
WALKERLY, Jhon F, Diseño digital, principios y practicas, Prentice Hall. 4ª
edición 386 pags. 2001. Pag 300 – 320.
WEBLIOGRAFÍA
•
www.diacuadra.com/gps.information.htm, Junio 17 de 2007, 4:45 pm.
•
www.tech-faq.com/lang/es/dtmf-tone-frequencie.htm, Agosto 19 de 2007,
2:20pm.
•
www.idm-instrumentos.es/adqdatos/kpci.htm, Agosto 20 de 200, 3:35 pm.
76
GLOSARIO
•
ACELERÓGRAFO es un instrumento que mide las aceleraciones producidas
por un movimiento. En sismología se le utiliza principalmente para medir
cuantitativamente la severidad del sacudimiento del suelo al paso de las ondas
sísmicas por el punto de observación.
•
ACELEROMETROS es un dispositivo que mide vibraciones y oscilaciones en
diferentes aplicaciones, este
proporciona aceleración de la vibración,
velocidad de vibración y variación de vibración.
•
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES convierte el dispositivo de adquisición
de datos en un sistema completo y le ayuda a conectar directamente a un
amplio rango de tipos de sensores y señales, desde termopares hasta señales
de alto voltaje
•
ADQUISICIÓN DE DATOS es el proceso de obtener o generar información de
manera automatizada desde recursos de medidas analógicas y digitales.
•
AISLAMIENTO los dispositivos de acondicionamiento de señales aislados
pasan la señal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexión física
usando técnicas de transformador, ópticas o de acoplamiento capacitivo.
77
•
AMPLIFICACIÓN es el proceso que aumenta el nivel de la señal de entrada
para igualar el rango del convertidor analógico a digital (ADC), y de esta
manera aumentar la resolución y sensibilidad de las medidas.
•
ATENUACIÓN es opuesto a la amplificación, es necesario cuando los voltajes
que serán digitalizados están fuera del rango de entrada del digitalizador.
•
COMPRESIÓN es una presión que tiende a causar una reducción de volumen.
Cuando se somete un material a una fuerza de flexión, cizalladura o torsión,
actúan simultáneamente fuerzas de tensión y de compresión.
•
CONVERSOR ANÁLOGO DIGITAL dispositivo electrónico que convierte una
señal eléctrica continua, generalmente voltaje en un código digital equivalente.
•
CONVERSOR DIGITAL ANÁLOGO dispositivo que convierte un código digital
en una señal eléctrica correspondiente a un voltaje o corriente. Su función
dentro de un SAD o de control es proporcional un nivel de voltaje o corriente
deseada a un elemento que permitirá controlar la variable hasta llevarla al
valor deseado.
•
DTMF se conoce como Dual Tone Multiple Frequency, se utiliza para teléfonos
con línea de voz y frecuencia, presenta un centro de conmutación para
llamadas, también se usa para marcación dada por el tono del teléfono.
78
•
ELASTICIDAD es propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y
forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa.
•
FATIGA puede definirse como una fractura progresiva. Se produce cuando una
pieza mecánica está sometida a un esfuerzo repetido o cíclico, por ejemplo una
vibración.
•
GPRS general packet radio service es una tecnología digital de telefonía móvil.
Es considerada la generación 2.5, entre la segunda generación (GSM) y la
tercera (UMTS).
•
IDEN los terminales IDEN usan varias tecnologías de comunicaciones, la
principal es TDMA (Time Division Multiple Access), que permite dividir la señal
en tres partes, bajando la carga individual de cada una de ellas. Cada parte
puede transportar voz o datos en una transmisión.
•
MICROPROCESADORES son los que se encargan del almacenamiento y
procesamiento de los datos, son dispositivos que se encargan de todas las
funciones de procesamiento de la señal.
79
•
PLASTODEFORMACIÓN es una deformación permanente gradual causada
por una fuerza continuada sobre un material. Los materiales sometidos a altas
temperaturas son especialmente vulnerables a esta deformación.
•
SENSORES DE MOVIMIENTO son uno de los tipos de sensores más usados
en estructuras, ya que detectan los movimientos de cualquier objeto.
•
SISMO es una liberación de energía producto de la actividad volcánica o el
choque de placas tectónicas.
•
TENSIÓN es una fuerza que actúa sobre un cable que sostiene un peso. Bajo
tensión, un material suele estirarse, y recupera su longitud original si la fuerza
no supera el límite elástico del material.
80
ANEXOS
ANEXO A. Programa del VIRLOC
>SPK11001200 097310741346 063052003018<
// DUERME CON VOLTAJES INF A 11.5V
>SKO0000240H000010<
// DESABILITA MODO DORMIDO
>SISA+++<
// CADENA DE DESCONEXION
>SISBATE0+IFC=0,0r<
// SIN ECO NI CONTROL DE FLUJO
>SISCAT+WS46=24r<
// MODO CDPD
>SISDAT+WS45=3r<
// CONFIGURA SLIP
>SISEATr<
// ATENCION
>SISFATr<
// ATENCION
>SISGATr<
// ATENCION
>SISHATr<
// ATENCION
>SISIATr<
// ATENCION
>SISJATr<
// ATENCION
>SISKATr<
// ATENCION
>SISLATDr<
// MARCACION
>SPD50001010230<
// i30sx
>SGG15250318001111_ES_ON_NO_CORR_FT_FP_FD< // HDOP PARA RESET DE GPS
>SIP0 69.0.214.75<
// IP1 SERVIDOR DE AVANTRACK
>SIP1 66.132.243.200<
// IP2 SERVIDOR DE AVANTRACK
>SIP2 200.106.196.147<
// IP ING CLAUDIA
>SIP3 192.168.1.17<
// IP ING CIRO
>SSU4096<
// PTO UDP ORIGEN
>SDU5001<
// PTO UDP DESTINO
>STD000600000000000000<
>SED01 TD00++ +- IP0 TT<
// ECO UDP A IP0
81
ANEXO B. Programa del entorno gráfico
//--------------------------------------------------------------------------#include <vcl.h>
#pragma hdrstop
#include "Demo1.h"
//--------------------------------------------------------------------------#pragma package(smart_init)
#pragma link "OpenGLPanel"
#pragma link "ComPort"
#pragma link "VrControls"
#pragma link "VrMeter"
#pragma link "VrTrackBar"
#pragma link "CGAUGES"
#pragma resource "*.dfm"
TMadre *Madre;
//--------------------------------------------------------------------------__fastcall TMadre::TMadre(TComponent* Owner)
: TForm(Owner)
{
}
//--------------------------------------------------------------------------void __fastcall TMadre::OpenGLPanel1Init(TObject *Sender) // Inicio del cuadro de imagen 3D
{
glViewport(0,0,(GLsizei)OpenGLPanel1->Width,(GLsizei)OpenGLPanel1->Height);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
if ( OpenGLPanel1->Height==0)
gluPerspective(45, (GLdouble)OpenGLPanel1->Width, 1.0, 2000.0);
else
gluPerspective(45, (GLdouble)OpenGLPanel1->Width/
(GLdouble)OpenGLPanel1->Height,1.0, 2000.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glClearColor(0.0,0.0,0.0,1.0);
}
//--------------------------------------------------------------------------void __fastcall TMadre::OpenGLPanel1Resize(TObject *Sender) // Configuracion del 3D
{
glViewport(0,0,(GLsizei)OpenGLPanel1->Width,(GLsizei)OpenGLPanel1->Height);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
if ( OpenGLPanel1->Height==0)
gluPerspective(45, (GLdouble)OpenGLPanel1->Width, 1.0, 2000.0);
else
gluPerspective(45, (GLdouble)OpenGLPanel1->Width/
(GLdouble)OpenGLPanel1->Height,1.0, 2000.0);
82
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
}
//--------------------------------------------------------------------------void __fastcall TMadre::OpenGLPanel1Paint(TObject *Sender) // Graficación de la escena 3D
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glPushMatrix();
glEnable( GL_LIGHTING );
glEnable( GL_LIGHT0 );
glEnable( GL_COLOR_MATERIAL );
// Inicio de las luces
glTranslated(0.0, 0.0, -5.0);
// Corrimiento en el eje Z
glRotatef( -45, 1.0, 0.0, 0.0 );
glRotatef( 0, 0.0, 1.0, 0.0 );
glRotatef( -45, 0.0, 0.0, 1.0 );
// Rotación en X y Y
glLineWidth(5);
glBegin(GL_LINES);
glColor3f(0.0,0.0,1.0);
glVertex3f( 0.0, 0.0, 0.0);
glVertex3f( 0.0, 10.0, 0.0);
glEnd();
// Dibuja línea que representa el eje Y
glBegin(GL_LINES);
glColor3f(1.0,1.0,0.0);
glVertex3f( 0.0, 0.0, 0.0);
glVertex3f( 10.0, 0.0, 0.0);
glEnd();
// Dibuja línea que representa el eje X
glBegin(GL_LINES);
glColor3f(1.0,0.0,0.0);
glVertex3f( 0.0, 0.0, 0.0);
glVertex3f( 0.0, 0.0, 10.0);
glEnd();
// Dibuja línea que representa el eje Z
glRotatef( -(GLfloat)TetaY, 1.0, 0.0, 0.0 );
glRotatef( (GLfloat)TetaX, 0.0, 1.0, 0.0 ); // Rota la grafica en X y Y para simular la posición
del sensor
glNormal3f(0,0,1);
glBegin(GL_POLYGON);
glColor3f(0.0,1.0,0.0);
glVertex3f( 1.0, 1.0, 0.05);
83
glVertex3f( -1.0, 1.0, 0.05);
glVertex3f( -1.0, -1.0, 0.05);
glVertex3f( 1.0, -1.0, 0.05);
glEnd();
// Dibuja las etapas del sensor
glNormal3f(0,0,-1);
glBegin(GL_POLYGON);
glColor3f(0.0,1.0,0.0);
glVertex3f( 1.0, 1.0, -0.05);
glVertex3f( -1.0, 1.0, -0.05);
glVertex3f( -1.0, -1.0, -0.05);
glVertex3f( 1.0, -1.0, -0.05);
glEnd();
// Dibuja las tapas del sensor
glNormal3f(1,0,0);
glBegin(GL_POLYGON);
glColor3f(1.0,0.0,0.0);
glVertex3f( 1.0, 1.0, 0.05);
glVertex3f( 1.0, 1.0, -0.05); // ->
glVertex3f( 1.0, -1.0, -0.05);
glVertex3f( 1.0, -1.0, 0.05);
glEnd();
// Dibuja las tapas del sensor
glNormal3f(-1,0,0);
glBegin(GL_POLYGON);
glColor3f(1.0,0.0,0.0);
glVertex3f( -1.0, 1.0, 0.05);
glVertex3f( -1.0, 1.0, -0.05);
glVertex3f( -1.0, -1.0, -0.05); //<glVertex3f( -1.0, -1.0, 0.05);
glEnd();
// Dibuja las etapas del sensor
glNormal3f(0,1,0);
glBegin(GL_POLYGON);
glColor3f(1.0,0.0,0.0);
glVertex3f( 1.0, 1, 0.05);
glVertex3f( 1.0, 1, -0.05); // ^
glVertex3f( -1.0, 1, -0.05); // i
glVertex3f( -1.0, 1, 0.05);
glEnd();
// Dibuja las etapas del sensor
glNormal3f(0,-1,0);
glBegin(GL_POLYGON);
glColor3f(1.0,0.0,0.0);
glVertex3f( 1.0, -1, 0.05);
glVertex3f( 1.0, -1, -0.05); // i
glVertex3f( -1.0, -1, -0.05); // V
glVertex3f( -1.0, -1, 0.05);
glEnd();
// Dibuja las etapas del sensor
glPopMatrix();
84
}
//--------------------------------------------------------------------------void __fastcall TMadre::TTimer(TObject *Sender)
{
unsigned char X;
char Texto[100];
if( !Com->Active )return; // Retorna cuando no hay un puerto abierto.
while( Com->InputCount() ) // Mientras hay datos para leer
{
int MAX=10;
X=Com->ReadByte(); // Lee un dato del buffer de llegada.
if( X == 255 ) // Evalúa si el dato es una bandera
{
D3=0;
K=0;
}
else
{
switch( K ) // Casos de llegada de los datos
{
case 0: D3=0; if(Set)Rz=X; // caso 0 la información de la aceleración del eje Z
Az = (X-128); // Se le resta 128 para generar la parte negativa -128 a 128
break;
case 1: D3=0; if(Set)Ry=X;
// caso 1 la información de la aceleración del eje Y
Ay = (X-128);
// Se le resta 128 para generar la parte negativa -128 a 128
TetaY = Ay*3.5294; // se calcula la inclinación del acelerómetro en el eje Y
// Para la visualización 3D
break;
case 2: D3=1; if(Set){Rx=X; Set=0;} // caso 2 la información de la aceleración del eje X
Ax = (X-128); // Se le resta 128 para generar la parte negativa -128 a 128
TetaX = Ax*3.5294; // se calcula la inclinación del acelerómetro en el eje X
// para la visualización 3D
break;
default: K=0; break;
}
K++;
}
switch( Tabla->PageIndex ) // Se ve en que pagina estamos para visualizar lo
correspondiente.
{
case 0:
85
if( PosX==0 ) // Posx tiene la posición del lápiz en el eje x de graficación
{
BorrarA( A );
// Borra la pantalla de aceleración X
A->Canvas->MoveTo( 0, A->Height/2 - Ax ); // Se coloca el lápiz en el punto inicial
BorrarA( A2 );
// Borra la pantalla de aceleración Y
A2->Canvas->MoveTo( 0, A2->Height/2 - Ay ); // Se coloca el lápiz en el punto
inicial
BorrarA( A3 ); // Borra la pantalla de aceleración Z
A3->Canvas->MoveTo( 0, A3->Height/2 - Az ); // Se coloca el lápiz en el punto
inicial
}
else
{
A->Canvas->LineTo( PosX, A->Height/2 - Ax );
// Se van rallando las curvas de
X
A2->Canvas->LineTo( PosX, A2->Height/2 - Ay ); // Se van rallando las curvas de
Y
A3->Canvas->LineTo( PosX, A3->Height/2 - Az ); // Se van rallando las curvas de
Z
sprintf( Texto, "%0.3fSeg X=%0.3fg Y=%0.3fg Z=%0.3fg", Punto*0.0065536
,Ax/25.5, Ay/25.5, Az/25.5 ); // Carga los valores de las muestras en un arreglo de texto
Textos->Lines->Add(Texto); // Visualiza los datos en la tabla.
Punto++; // Incrementa el numero de la muestra.
}
PosX += Time->Position/30.0 ; // Se incrementa la posición X en función de la
perilla de velocidad de graficación.
if( PosX > A->Width )PosX=0; // Si la posición ya supera el ancho de la pantalla se
devuelve al inicio.
break;
case 1:
if( !D3 )break; // si un dato x,y,z no esta completo se sale.
Com->PurgeInput(); // cuando el dato x,y,z esta completo se borra el buffer de
entrada serial.
OpenGLPanel1->Repaint();// se actualiza la escena de la grafica 3D.
break;
case 2: break;
default: break;
}
}
}
//--------------------------------------------------------------------------void TMadre::BorrarA( TImage *I ) // Borra la grafica
{
I->Canvas->Brush->Color = clBlack;
// se cambia el color de la brocha.
I->Canvas->Pen->Color = clBlack;
// se cambia el color del lápiz.
86
I->Canvas->Rectangle(0,0,A->Width,A->Height); // Se dibuja el rectángulo que borra el
cuadro.
I->Canvas->Pen->Color = clRed; // Cambia el color del lápiz
I->Canvas->MoveTo(0,A->Height/2); // Mueve el lápiz al centro de la grafica.
I->Canvas->LineTo(A->Width,A->Height/2); // ralla con el lápiz una línea en la mitad del
cuadro.
I->Canvas->Pen->Color = clAqua; // Cambia el color del lápiz
I->Canvas->MoveTo( 0,A->Height/2 - 25 );
I->Canvas->LineTo( A->Width,A->Height/2 - 25 ); // hace línea de 1g
I->Canvas->MoveTo( 0,A->Height/2 + 25 );
I->Canvas->LineTo( A->Width,A->Height/2 + 25 ); // hace línea de -1g
I->Canvas->MoveTo( 0,A->Height/2 - 50 );
I->Canvas->LineTo( A->Width,A->Height/2 - 50 ); // hace línea de 2g
I->Canvas->MoveTo( 0,A->Height/2 + 50 );
I->Canvas->LineTo( A->Width,A->Height/2 + 50 );
// hace línea de -2g
I->Canvas->MoveTo( 0,A->Height/2 - 75 );
I->Canvas->LineTo( A->Width,A->Height/2 - 75 ); // hace línea de 3g
I->Canvas->MoveTo( 0,A->Height/2 + 75 );
I->Canvas->LineTo( A->Width,A->Height/2 + 75 ); // hace línea de -3g
I->Canvas->Pen->Color = clLime; // Cambia el color del lápiz
}
87
ANEXO C. Datasheet del acelerómetro ADXL3xxx
88
89
90
91