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Es una plataforma de hardware de código abierto, basada en una sencilla placa con entradas y salidas, analógicas y digitales, en un entorno de desarrollo que se basa en el lenguaje de la programación.
Un sensor de ultra sonidos es un dispositivo para medir distancias. Su funcionamiento se bas...

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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA

Práctica de Laboratorio N° 2. Fundamentos de Sensores eléctricos

F-LAB-IE Versión: 1.0_R2019 Página: 1 de 3

Camilo Bacca 1161202 [email protected] Freiber Becerra 1161252 [email protected] I.

IDENTIFICACION DE GRUPO

A2_IE.

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II. INTRODUCCION Es una plataforma de hardware de código abierto, basada en una sencilla placa con entradas y salidas, analógicas y digitales, en un entorno de desarrollo que se basa en el lenguaje de la programación. Un sensor de ultra sonidos es un dispositivo para medir distancias. Su funcionamiento se basa en el envío de un pulso de alta frecuencia, no audible por el ser humano. Este pulso rebota en los objetos cercanos y es reflejado hacia el sensor, que dispone de un micrófono adecuado para esa frecuencia. En esta práctica se aprende la utilidad que puede tener un sensor de ultrasonidos, y cómo aplicar con un micro controlador ARDUINO. En concreto, vamos a conectar nuestro sensor de ultrasonidos HC-SR04 para que mida distancia, y mande señal sonora de luz para avisar una proximidad de un objeto o una pared

Sensor HC-SR04 MATLAB PROTEUS

B. Método Se realizó un trabajo previo utilizando el software POTEUS el cual simulo el comportamiento de la tarjeta ARDUINO con el sensor HC-SR04, luego de haber realizado la simulación y teniendo una mejor comprensión sobre el sensor se procede a realizar el montaje físico del sensor con el ARDUINO. En la “Fig. 1” se ilustra un ejemplo de cómo es la conexión y teniendo lista esa parte ahora se hace necesario realizar un código utilizando el IDE de ARDUINO para poder controlar los pulsos generados por el sensor.

III. OBJETIVOS

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A. Objetivo General Identificar, simular y comprobar el funcionamiento de uno los 3 sensores sugeridos en la práctica, determinando sus características, sus parámetros y analizando su data. B. Objetivos Específicos Comprender e implementar la tarjeta ARDUINO UNO Simular el comportamiento del sensor HC-SR04 utilizando PROTEUS Elegir e Implementar tres sensores compatibles con ARDUINO UNO Obtener curvas de calibración de los sensores implementados IV. MATERIALES Y MÉTODO A. Materiales

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1) Equipo Necesario Computador con ultimas especificaciones Tarjeta ARDUINO UNO

Fig. 1. Esquemático del sensor de ultrasonido HC-SR04

Para activar el sensor se necesita generar un pulso eléctrico en el pin Trigger (disparador) de al menos 10us. Previamente, se coloca el pin a Low durante 4us para asegurar un disparo limpio. Posteriormente se usa la función “pulseIn” para obtener el tiempo requerido por el pulso para volver al sensor. Finalmente, se convierte el tiempo en distancia mediante la ecuación correspondiente. Con el código terminado se efectúa la carga de este en la tarjeta ADUINO y se hace posible controlar el sensor. V. RESULTADOS Para realizar la simulación en PROTEUS es necesario descargar e instalar una librería Esta librería además del modelo de sensor ultrasónico, también incluye modelos de algunas tarjetas de ARDUINO como son ARDUINO UNO, Mega, Lilipad y Nano.[ CITATION gee \l 9226 ]

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Práctica de Laboratorio N° 2. Fundamentos de Sensores eléctricos

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Fig. 2. Esquema eléctrico y montaje físico del sensor de ultrasonido HC-SR04 en Proteus.

Como se puede apreciar en la imagen, el display LCD nos indica la distancia en cm, al variar el valor de resistencia del potenciómetro variara la distancia medida por el sensor ultra sónico. Si se va a trabajar con el sensor HC-SR04, hay que tener en cuenta que tiene 4 pines, la conexión del cable rojo va desde el pin VCC del sensor al pin de 5V de la tarjeta ARDUINO. El cable azul va desde el pin TRIG del sensor al pin 6 de la tarjeta ARDUINO. El cable verde va desde el pin ECHO del sensor al pin 5 de la tarjeta ARDUINO. Por último, el cable negro va desde el pin GND de sensor al pin de tierra de la tarjeta ARDUINO.

Fig. 3. Programación en IDE del ARDUINO.

La librería NewPing disponible en el gestor de librerías del IDE de ARDUINO aporta funciones adicionales, como la opción de realizar un filtro de mediana para eliminar el ruido, o emplear el mismo pin como trigger y echo, lo que nos permite ahorrar muchos pines en caso de tener múltiples sensores de ultrasonidos [CITATION lui \l 9226 ]. En el monitor serie debe aparecer algo parecido a lo siguiente, que nos indica la distancia en centímetros a la que se encuentra el objeto.

Fig. 4 Esquemático del sensor de ultrasonido HC-SR04.

Se debe seleccionar en la IDE de ARDUINO el tipo de tarjeta con el que vamos a trabajar siendo ARDUINO UnoR3 o ARDUINO Mega 2560. Se selecciona el Puerto Serial, es decir, el puerto USB al cual se va a conectar la tarjeta ARDUINO con el computador. Se realiza el código:

Fig. 5. Lectura de datos en el monitor de serie del IDE de ARDUINO.

El complemento de software Parallax Data Acquisition Tool (PLX-DAQ) para Microsoft Excel adquiere hasta 26 canales de datos desde cualquier microcontrolador Parallax y coloca los números en columnas a medida que llegan. PLX-DAQ proporciona un análisis de hoja de cálculo fácil de los datos recopilados en el campo, análisis de laboratorio

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Práctica de Laboratorio N° 2. Fundamentos de Sensores eléctricos de sensores y monitoreo de equipos en tiempo real. [ CITATION par \l 9226 ] PLX-DAQ es una herramienta complementaria de adquisición de datos de microcontrolador Parallax para Microsoft Excel. Cualquiera de nuestros microcontroladores conectados a cualquier sensor y el puerto serie de una PC ahora puede enviar datos directamente a Excel. [ CITATION par \l 9226 ]

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VI. RECOMENDACIONES 

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El sensor HC-SR04 tiene una baja precisión, se recomienda acomodar la superficie a medir, de otra forma pueden aparecer mediciones erróneas. Es necesario calibrar el sensor, este puede presentar discrepancias respecto a las medidas reales VII. CONCLUSIONES

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El uso de la librería NewPing nos permite compactar el código, haciendo lo más práctico para indicar los valores de la distancia. La herramienta PLX-DAQ permite trasferir los datos tomados en tiempo real de ARDUINO a Excel y graficarlos. El HC-SR04 presenta imprecisión cuando hay un gran número de objetos, el sonido termina rebotando en varias superficies lo que ocasiona mediciones erróneas El uso de librerías del HC-SR04 en el IDE de ARDUINO mejora el código realizado y proporciona un mejor rendimiento en la toma de mediciones. REFERENCIAS

Fig. 7. Herramienta de adquisición

PLX-DAQ

Se implementas 3 nuevas líneas en el código de ARDUINO, las cuales determinan el nombre y la posición de las columnas en la hoja de datos de Excel. Se elimina Serial.println("cm"); ya que se necesita que los datos sean únicamente numéricos para así procesarlos en Excel y graficarlos, Se grafican los datos de distancia contra tiempo que nos permite apreciar en tiempo real la velocidad y la medida exacta en que varía el objeto en relación con el sensor HCSR04.

Fig. 6 Programación en IDE del ARDUINO.

[1] geekelectronica, «geekelectronica,» [En línea]. Available: http://www.geekelectronica.com. [2] luisllamas, «luisllamas,» [En línea]. Available: https://www.luisllamas.es/medir-distancia-conarduino-y-sensor-de-ultrasonidos-hc-sr04/. [3] parallax, «parallax,» [En línea]. Available: https://www.parallax.com/downloads/plx-daq....