Informe Proyecto Integrador - Electiva II PDF

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Summary

Este proyecto se basa en la simulación de un peaje autónomo, donde se suprime el uso de personal para el control de la talanquera. Ya que este sistema trabaja con un sensor de proximidad que, al detectar el vehículo, la talanquera se abrirá automáticamente al igual que se muestra el cambio del paso ...

Description

PEAJE PROGRAMADO CON LABVIEW A TRAVÈS DE LA INTERFAZ DE ARDUINO FREDY ANDRES ARAUJO MOSQUERA. DIANA LIZETH CUCHIMBA RODRIGUEZ ELIANA MARTINEZ CORTÈS MARIA CAMILA VIVAS GASCA

30 DE MAYO DE 2019 UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO SEDE BUGANVILES

TABLA DE CONTENIDO TABLA DE ILUSTRACIONES.............................................................................................................. 2 DESCRIPCION DE FUNCIONALIDADES. ............................................................................................ 3 ARQUITECTURA.......................................................................................................................... 4 DESCRIPCION DEL PROYECTO ......................................................................................................... 4 DESCRIPCION DE BLOQUES ........................................................................................................ 5 Bloque de configuración......................................................................................................... 5 Bloque de proceso ................................................................................................................. 6 Bloque de salida ..................................................................................................................... 7 APLICABILIDAD DEL PROYECTO ...................................................................................................... 8 GUIAS DE USUARIO ........................................................................................................................ 8 CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS ........................................................................................ 15 ANEXOS ....................................................................................................................................... 16 LISTA DE SEÑALES .................................................................................................................... 16 GUIA DE TROUBLESHOOTING ................................................................................................... 16 DIAGRAMA DE BLOQUES .......................................................................................................... 17 HOJA DE ESPECIFICACIONES (DATASHEET) ............................................................................... 18 HC-SR04 ................................................................................................................................... 18 SERVOMOTOR SG90 ............................................................................................................. 18 ENLACES DE DESCARGA............................................................................................................ 19 VI PACKAGE MANAGER: ....................................................................................................... 19 LINX: .................................................................................................................................... 19 LISTA DE COMPONENTES CON PRECIOS ................................................................................... 20 PRECIO TOTAL: 45.600................................................................. ¡Error! Marcador no definido. BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................................. 21

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TABLA DE ILUSTRACIONES Figura 1 Descr ipc ión Fu nc iona lid ades ............................... ................................ . ................ 3 Figure 2 arquit ect ura ............................... ................................ ................................ ........... 4 Figure 3 Planos del circuito ................................................................................................ 4 Figure 4 bloque de configurac ió n ............................... ................................ ........................ 5 Figure 5 bloque de pro ceso ............................... . ............................... ................................ . 6 Figure 6 bloque de pro ceso ............................... . ............................... ................................ . 6 Figure 7 bloque de salida ................................................................................................... 7 Figure 8 código para pro bar senso r............................... . ............................... ...................... 8 Figure 9 ............................... . ............................... ................................ ............................. . 9 Figure 10 paso s para co nect ar el ardu ino a la bview ............................... . ........................... . 9 Figure 11 paso s para co nect ar el arduino a la bview ............................... . .......................... 10 Figure 12 paso s para co nect ar el ardu ino a la bview ............................... . .......................... 10 Figure 13 paso s para co nect ar el ardu ino a la bview ............................... . .......................... 11 Figure 14 paso s para co nect ar el ardu ino a la bview ............................... . .......................... 11 Figure 15 Simu lació n virtua l ............................... ................................ ............................ . 12 Figure 16 Conexiones ...................................................................................................... 13 Figure 17 El carro pro cede a pasar por el pea je ............................... . ............................... . 13 ........................................................................................................................................ 14 Figure 18 El sensor detecta el carro y se abre automáticamente. Se enciende el led verde indicando que puede continuar ......................................................................................... 14 Figure 19 El carro sigue siendo detectado por el sensor, por lo tanto, la talanquera no se baja .................................................................................................................................. 14 Figure 20 El carro ha pasado por el peaje y la talenquera se ha cerrado pues el sensor ya no lo detecta.......................................................................................................................... 15 Figure 21 Panel frontal labview........................................................................................ 17 Figure 22 D iagrama de bloques ............................... ................................ . ........................ 17 Figure 23 Package Manager ............................................................................................. 19

DESCRIPCION DE FUNCIONALIDADES.

Este proyecto se basa en la simulación de un peaje autónomo, donde se suprime el uso de personal para el control de la talanquera. Ya que este sistema trabaja con un sensor de proximidad que, al detectar el vehículo, la talanquera se abrirá automáticamente al igual que se muestra el cambio del paso permitido en los dispositivos lumínicos después de pasado el vehículo la talanquera se cerrará automáticamente también

PC

Comunicación serial -USB

Talanquera

Arduino UNO

Sensor

Dispositivos lumínicos

Figura 1 Descripción Funcionalidades

ARQUITECTURA

Figure 2 arquitectura

Figure 3 Planos del circuito

DESCRIPCION DEL PROYECTO El sistema está conformado por un sensor de ultrasonido (HC-SR04), Un servomotor, una tarjeta Arduino, el software de LabView y un computador. Entonces, se inicia con la toma de datos por medio del sensor de ultrasonido, el cual entrega la distancia (cm) que hay entre él y el objeto que detecto. Dichos datos son obtenidos por la tarjeta Arduino que, a su vez, son enviados a LabView, en el cual esta se encuentran las condiciones del sistema: 1. Cuándo el sensor de ultrasonido tome distancias menores a 8 cm, el servomotor se mueva 1500 PWM abriendo la talanquera y encendiendo el led verde. 2. Cuando el sensor de ultrasonido tome distancias mayores a 8 cm, el servomotor se mueva 500 PWM cerrando la talanquera y encendiendo el led rojo. Todas estas acciones se visualizan tanto físicamente como por el entorno de LabView en consecuencia, el computador está funcionando también como alimentación para el Arduino.

DESCRIPCION DE BLOQUES Bloque de configuración

Figure 4 bloque de configuración

En este bloque se utilizó una herramienta llama toolkit linx para la comunicació n entre labview y arduino, se configuraron los pines del sensor ultrasónico, el servo motor y los leds.

Bloque de proceso

Figure 5 bloque de proceso

Figure 6 bloque de proceso

En este bloque se le dio una condición al sensor ultrasonido para la detección de los vehículos en la cual se trata de que si el sensor lo detecta a menos de 8 cm se envía un verdadero a un

case en el cual está el ángulo de apertura para la talanquera. Además, haciendo pruebas se notó que esta tenía una constante de 500 y mostraba un ángulo de 0°, así mismo cuando tenía una constante de 1500 este mostraba un ángulo de 90°. En este case también podemos encontrar los cambios que hacen los leds.

Bloque de salida

Figure 7 bloque de salida

En este bloque se hace la muestra de los cambios de los leds y el cambio de ángulo de la talanquera, también se disponía de un visualizador numérico para contar los carros que pasaron por el peaje en el panel frontal de labview, se añadió un botón de stop el cual detenía todo el funcionamiento del peaje, pero este tenía que cumplir una condición, la cual era que la talanquera estuviera en un ángulo de 0°.

APLICABILIDAD DEL PROYECTO 1. Control de un peaje 2. Parqueaderos 3. Fincas, conjuntos, garajes, etc

GUIAS DE USUARIO 1.

Ensayar el servomotor, el sensor ultrasónico y el arduino, esto se puede realizar desde la plataforma de arduino con códigos que posee el programa o simplemente bajados de internet, ya que la intención es comprobar que funciona.

Figure 8 código para probar sensor

2. Revisar que la conexión entre arduino y Labview ha sido establecida, ya sea con un led o algún actuador que me demuestre lo anterior, en este caso se hizo a través de Linx. Para poder establecer correctamente la conexión realizamos el siguiente procedimiento.

Figure 10 pasos para conectar el arduino a labview

2.1 Seleccionamos el tipo de arduino que usaremos, y el tipo de comunicación, en este caso vía serial, luego se continúa pulsando Next.

Figure 11 pasos para conectar el arduino a labview Se selecciona el puerto al que está conectado el arduino.

Figure 12 pasos para conectar el arduino a labview

Se pulsa Next nuevamente.

Figure 11 pasos para conectar el arduino a labview

Figure 12 pasos para conectar el arduino a labview

Se espera la construcción del código. Finalizado esto dar click en aceptar y la conexión ha sido establecida.

3. Crear el código en Labview con la función que necesitamos y simularlo. Si el código funciona correctamente, procedemos al cuarto punto.

Figure 13 Simulación virtual

4. Establecer las conexiones.

Figure 14 Conexiones

5. Realizar la maqueta y organizar todo debidamente para que no interceda con el sensor.

Figure 15 El carro procede a pasar por el peaje

Figure 16 El sensor detecta el carro y se abre automáticamente. Se enciende el led verde indicando que puede continuar

Figure 17 El carro sigue siendo detectado por el sensor, por lo tanto, la talanquera no se baja

Figure 20 El carro ha pasado por el peaje y la talenquera se ha cerrado pues el sensor ya no lo detecta.

CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS Este sistema podría mejorarse, para que no simplemente de pasos a los vehículos, sino que cumpla la función de recibir un pago y devolver automáticamente las vueltas. También se podría implementar un contador para que se lleve un registro de la cantidad de carros que han circulado por allí. -

En este proyecto se pudo observar que la conexión entre arduino y labview es una manera dinámica y entretenida de programar y llevar a cabo nuestras ideas. Pues se aprovecha la facilidad de programar por bloques que brinda Labview. Cabe recordar que a diferencia de otras formas de programación dicho software nos permite evaluar todas las funciones en paralelo, es decir realizar varias al mismo tiempo, diferente a la que estamos acostumbrados como C, Phyton, Java, que son lenguajes lineales, es decir, si alguna parte del código falla lo más probable es que nada funcione. Además, arduino también ofrece un medio de comunicación muy ideal para transformar nuestras señales y poder completar los proyectos que se tienen en mente.

-

El controlador Linx facilito la comunicación entre esto dos programas, ya que no se necesitó de ningún código adicional en la plataforma de arduino, sino que el programa ya contenía las bibliotecas necesarias, para que simplemente fuera configurar el tipo de arduino y puertos

ANEXOS LISTA DE SEÑALES Entradas Salidas Echo del sensor (CH-sr04) pin 7 del arduino Canal del servo motor pin 6 del arduino Trig del sensor (CH-sr04) pin 8 del arduino Led rojo al pin 13 del arduino Led verde al pin 12 del arduino

GUIA DE TROUBLESHOOTING 1. El primer problema encontrado fue la conexión entre la interfaz de arduino y Labview, ya que no se habían instalado el correspondiente software para poder realizarla. En este caso el medio de comunicación fue LINX. 2.

La talanquera se bajaba muy rápido y esto ocasionaba que el sistema fuera muy inseguro, ya que, en cualquier momento, podría provocar que el carro se estrellara con sí misma, o quedara atrapado allí. Dicho problema se solucionó, colocando el sensor en un punto ciego, para que así, hasta que no dejara de detectar el carro, el peaje no se cerrara.

DIAGRAMA DE BLOQUES

Figure 21 Panel frontal labview

Figure 22 Diagrama de bloques 17

HOJA DE ESPECIFICACIONES (DATASHEET) HC-SR04         

Working Voltage: DC 5V Working Current: 15mA Working Frequency: 40Hz Max Range: 4m Min Range: 2cm Measuring Angle: 15 degree Trigger Input Signal: 10µS TTL pulse Echo Output Signal Input TTL lever signal and the range in proportion Dimension 45 * 20 * 15mm

SERVOMOTOR SG90 Voltaje de operación: 4.8 V (~5 V) Velocidad de operación: 0.1 s/60º Torque detenido: 1.8 kgf∙cm Banda muerta: 10 μs Capacidad de rotación: 180º aprox. (90º en cada dirección) Peso ligero: 9 g Dimensiones compactas: Largo 22.2 mm, ancho 11.8 mm, altura 31 mm aprox. Largo del cable: 25 cm aprox. Piñonería plástica de nylon Incluye 3 brazos o cuernos (horns) y su tornillo de sujeción, 2 tornillos para montaje del servo y cable de conexión con conector Conector universal tipo "S" compatible con la mayoría de receptores incluyendo Futaba,  JR, GWS, Cirrus, Blue Bird, Blue Arrow, Corona, Berg, Spektrum y Hitec, entre otros          

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ENLACES DE DESCARGA

VI PACKAGE MANAGER: https://vip m.jk i.net /do wnloa d (Aquí podemos encontrar todos los paquetes y componentes que posee labview para las aplicaciones deseadas. Desde allí fue descargados los drivers para entablar la conexión con arduino. Usualmente viene incluida con la instalación de Labview)

LINX: http://www.ni.co m/gate/gb/GB_EV ALTLKT LINXLVH/U S (Maker Hub Linx es el controlador que nos permitirá la conexión externa con el arduino, también puede ser encontrada en el paquete anterior VI PACKAGE MANAGER)

Figure 23 Package Manager

Con estos dos componentes podemos entablar la conexión correcta entre Labview y arduino.

LISTA DE COMPONENTES CON PRECIOS

LISTA DE PRECIOS SERVO MOTOR

$ 9.500

SENSOR ULTASÓNICO

$ 8.000

ARDUINO UNO

$ 27.000

LED

$ 600

TOTAL

$ 45.100

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BIBLIOGRAFIA ELECTRO SCHEMATICS. (n.d.). [online] Available at: https://www.elect rosche mat ics.com/8902/hc -sr04-datasheet / [Accessed 30 May 2019].

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