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https://hdl.handle.net/20.500.12104/92033Registro completo de metadatos
| Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Villagómez Razo, Jesús | |
| dc.date.accessioned | 2023-04-18T22:28:58Z | - |
| dc.date.available | 2023-04-18T22:28:58Z | - |
| dc.date.issued | 2020-03-01 | |
| dc.identifier.uri | https://wdg.biblio.udg.mx | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.12104/92033 | - |
| dc.description.abstract | La medición de parámetros físicos es útil para la determinación de la calidad del aire, predicción de lluvia, agricultura, ganadería, acuicultura, sistemas de energía renovable, entre otros. En la región de los Valles del estado de Jalisco se realiza una gran cantidad de actividades del sector primario, incluyendo agricultura, ganadería, silvicultura, acuicultura, etc. En todos estos casos, es necesario contar con mediciones de variables meteorológicas confiables, obtenidas en tiempo real y con un registro histórico del comportamiento climático Algunas de principales instituciones nacionales para medición de variables ambientales cuentan con estaciones meteorológicas en la región de los valles, sin embargo, tienen la limitante de no contar con actualizaciones en tiempo real y no se tiene disponible el registro histórico de las mediciones realizadas por periodos de tiempo. La presente tesis presenta una solución a la falta de información climatológica en la región con el desarrollo de un sistema para monitoreo de variables ambientales, el cual tiene disponibles los resultados de las mediciones en tiempo real, el sistema realiza el registro de las mediciones en una base de datos, para poder consultar las mediciones de periodos de muestreo anteriores, incluyendo la fecha y hora de la captura de la información. La información puede ser almacenada y visualizada en tiempo real por medio de una computadora con acceso a la red, el entorno de desarrollo que se utiliza para este propósito es Matlab. Con ayuda de este entorno de desarrollo se tiene acceso a los periféricos de comunicación de la computadora que están conectados con el hardware del sistema, el algoritmo ejecutado en Matlab logra el almacenamiento de los datos adquiridos, así como su visualización. La tarjeta de adquisición está basada en un microprocesador con programación en lenguaje C, lo que ayuda a su portabilidad, las variables que puede medir el sistema son velocidad del viento, dirección del viento, cantidad de lluvia, temperatura ambiental, humedad relativa, dióxido de carbono y radiación solar. En esta tesis se realizaron pruebas al sistema, el registró de datos resultante se comparó con el reporte de la estación meteorológica perteneciente al Servicio Meteorológico Nacional (SMN) ubicada en la comunidad de Valtierrilla Guanajuato a 30 km de la ubicación del sistema para monitoreo de variables ambientales propuesto, para el CO2 se tomó como referencia el reporte de la Secretaría de Medio Ambiente y Ordenamiento Territorial sobre la concentración global atmosférica de bióxido de carbono. Se observó en los registros de las lecturas tomadas por el sistema que la comunicación se mantuvo estable no se encontró pérdida de comunicación de los sensores con el sistema, el sistema funcionó adecuadamente, incluso en periodos con lluvia moderada, se obtuvo una exactitud promedio de temperatura del 1.3 %, humedad del 3.57 %, radiación del 0.21 %, dirección de viento del 4.67%, velocidad de viento del 2.34 %, cantidad de lluvia del 0.09% y CO2 del 0.59%, una de las causas de las diferencias de medición puede corresponder a la distancia que se tiene con la estación meteorológica que se tomó como referencia, ya que la distancia es considerable. | |
| dc.description.tableofcontents | Capítulo 1. Introducción .................................................................................................... 1 1.1. Planteamiento del proyecto .................................................................................. 1 1.2. Estado del arte ...................................................................................................... 1 1.3. Justificación .......................................................................................................... 5 1.4. Objetivos .............................................................................................................. 6 1.5. Metodología ......................................................................................................... 7 1.6. Etapas del proyecto .............................................................................................. 9 Capítulo 2. Marco teórico ................................................................................................ 11 2.1 Introducción ....................................................................................................... 11 2.2 Microcontroladores ............................................................................................ 11 2.3 Comunicación serial ........................................................................................... 13 2.4 Protocolo RS485 ................................................................................................ 14 2.5 Medición de temperatura .................................................................................... 15 2.6 Medición de humedad ........................................................................................ 17 2.7 Medición de radiación soldar ............................................................................. 22 2.8 Medición de dirección de viento ........................................................................ 23 2.9 Medición de velocidad de viento ........................................................................ 23 2.10 Medición de cantidad de lluvia........................................................................... 24 Capítulo 3. Desarrollo del proyecto ................................................................................. 26 3.1 Microcontrolador PIC18F4550 .......................................................................... 26 3.2 Unidad Sparkfun SEN-08942............................................................................. 35 3.3 Sensor DHT22 .................................................................................................... 38 3.4 Sensor MG811.................................................................................................... 43 3.5 Sensor YJ-SR100 ............................................................................................... 44 3.6 Módulo serial TTL a RS485............................................................................... 46 3.7 Módulo UB232R ................................................................................................ 47 3.8 Diseño del circuito electrónico ........................................................................... 48 3.9 Diseño de placa de circuito impreso .................................................................. 51 3.10 Programación del firmware ................................................................................ 53 3.11 Interfaz de usuario .............................................................................................. 57 Capítulo 4. Resultados ..................................................................................................... 63 4.1 Placa de circuito impreso y caja de conexiones. ................................................ 63 4.2 Interfaz gráfica de usuario .................................................................................. 65 Capítulo 5. Conclusiones ................................................................................................. 73 Referencias ....................................................................................................................... 75 Anexo A (Programa para el PIC 18F4550 en Mplab X) ................................................. 79 Anexo B (Programa de interfaz gráfica en Matlab) ......................................................... 92 Índice de Figuras Figura 1.1. Sistema con módulo Enviromux [3]. ............................................................. 2 Figura 1.2. Diagrama de bloques de la estación de monitoreo inalámbrica. ................... 3 Figura 1.3. Sistema de adquisición de datos [17]. ........................................................... 8 Figura 2.1. Diagrama de bloques de un microcontrolador [21]. .................................... 12 Figura 2.2. Formato de datos típico para comunicación asíncrona [22]. ....................... 14 Figura 2.3. Enlace RS485 [23]. ...................................................................................... 15 Figura 2.4. Circuito de puente lineal [24]. ..................................................................... 17 Figura 2.5. Sensor semiconductor [24]. ......................................................................... 18 Figura 2.6. Sensores de humedad de estado sólido [26]. ............................................... 20 Figura 2.7. Sensor capacitivo de película delgada [26]. ................................................ 20 Figura 2.8. Sensor de enzima típico [26]. ...................................................................... 21 Figura 2.9. Sensor químico óptico [26]. ........................................................................ 22 Figura 3.1. Diagrama de reloj PIC 18F4550 [32]. ......................................................... 27 Figura 3.2. Diagrama genérico de un puerto de E/S [32]. ............................................. 28 Figura 3.3. Ejemplo para inicializar el puerto A [32]. ................................................... 28 Figura 3.4. Periféricos del PIC18F4550 [32]. ................................................................ 30 Figura 3.5. Módulo USB y sus opciones de configuración [32]. ................................... 31 Figura 3.6. Diagrama de bloques convertidor analógico- digital [32]. .......................... 32 Figura 3.7. Diagrama de bloques MSSP [32]. ............................................................... 33 Figura 3.8. Diagrama de bloques módulo Eusart modo recepción [32]. ....................... 33 Figura 3.9. Diagrama de bloques PWM simplificado [32]. ........................................... 34 Figura 3.10. Diagrama de bloques del timer 0 (Modo 16-Bits) [32]. .............................. 35 Figura 3.11. Circuito lógico para interrupciones [32]. .................................................... 36 Figura 3.12. Unidad Sparkfun SEN-08942. ..................................................................... 37 Figura 3.13. Componentes del pluviómetro [33]. ............................................................ 37 Figura 3.14. Pluviómetro Sparkfun.................................................................................. 38 Figura 3.15. Anemómetro Sparkfun. ............................................................................... 38 Figura 3.16. Diagrama eléctrico de las resistencias internas de la veleta. ....................... 39 Figura 3.17. Resistencia para un divisor de voltaje sugerido por el fabricante [33]. ...... 39 Figura 3.18. Sensor DHT22. ............................................................................................ 40 Figura 3.19. Proceso general de comunicación del sensor DHT22 [34]. ........................ 41 Figura 3.20. Proceso de comunicación del paso 1 y 2 [34]. ............................................ 42 Figura 3.21. Proceso de comunicación del paso 3 para un bit en 0 [34]. ........................ 42 Figura 3.22. Proceso de comunicación del paso 3 para un bit en 1 [34]. ........................ 43 Figura 3.23. Estructura del sensor MG811 [35]. ............................................................. 44 Figura 3.24. Circuito para medición de EMF [35]. ......................................................... 44 Figura 3.25. Módulo de sensor de CO2. .......................................................................... 44 Figura 3.26. Sensor YJ-SR100. ....................................................................................... 45 Figura 3.27. Módulo serial TTL a RS485. ....................................................................... 46 Figura 3.28. Circuito eléctrico módulo TTL a RS485 [38]. ............................................ 47 Figura 3.29. Módulo UB232R. ........................................................................................ 47 Figura 3.30. Circuito eléctrico del sistema para monitoreo de variables ambientales. .... 49 Figura 3.31. Asignación de entradas y salidas del microcontrolador. ............................. 50 Figura 3.32. Circuito para la Veleta. ................................................................................ 51 Figura 3.33. Circuito para anemómetro y pluviómetro. .................................................. 52 Figura 3.34. Plano de la PCB. .......................................................................................... 52 Figura 3.35. Llamado de funciones y envío de datos por puerto serie. ........................... 53 Figura 3.36. a) Diagrama de flujo para la adquisición de dirección de viento. b) Diagrama de flujo para la adquisición de CO2..................................................................... 54 Figura 3.37. Diagrama de flujo para la adquisición de la temperatura y humedad parte 1. .............................................................................................................................................. 55 Figura 3.38. Diagrama de flujo para la adquisición de la temperatura y humedad parte 2. .............................................................................................................................................. 56 Figura 3.39. Diagrama de flujo para la adquisición de la radiación. ............................... 57 Figura 3.40. Diagrama de flujo para grabación de datos parte 1. .................................... 58 Figura 3.41. Diagrama de flujo para grabación de datos parte 2. .................................... 59 Figura 3.42. Diagrama de flujo para grabación de datos parte 3. .................................... 60 Figura 3.43. Diagrama de flujo para grabación de datos parte 4 ..................................... 61 Figura 4.1. Placa de circuito impreso. ........................................................................... 63 Figura 4.2. Caja de conexiones. ..................................................................................... 64 Figura 4.3. Vista final de la caja de conexiones. ........................................................... 64 Figura 4.4. Interfaz gráfica de usuario. .......................................................................... 65 Figura 4.5. Archivo ejecutable. ...................................................................................... 66 Figura 4.6. Propiedades del equipo. ............................................................................... 66 Figura 4.7. Administrador de dispositivos. .................................................................... 67 Figura 4.8. Puerto COM19 asignado al sistema. ........................................................... 67 Figura 4.9. Puerto asignado indicado en interfaz. .......................................................... 68 Figura 4.10. Selección de número de meses a grabar. ..................................................... 68 Figura 4.11. Selección del periodo de muestreo. ............................................................. 69 Figura 4.12. Grabación en interfaz gráfica. ..................................................................... 70 Figura 4.13. Archivo generado para almacenamiento de datos. ...................................... 70 Figura 4.14. Datos almacenados en el archivo generado. ................................................ 71 Figura 4.15. Ensamble de Sensores para monitoreo de variables ambientales. ............... 71 Índice de tablas Tabla 2.1. Indicadores específicos de rendimiento del piranómetro termopila [28]. ...... 23 Tabla 2.2. Indicadores de rendimiento específicos del piranómetro de silicio [28]. ....... 23 Tabla 3.1. Lecturas dadas por el fabricante [33]. ............................................................. 40 Tabla 3.2. Función de pines del sensor DHT22 [34]. ...................................................... 40 Tabla 3.3. Componentes del sensor MG811 [35]. ........................................................... 43 Tabla 3.4. Función de las terminales del sensor YJ-SR100 [36]. .................................... 45 Tabla 3.5. Comandos del microcontrolador [37]. ............................................................ 46 Tabla 3.6. Respuesta del esclavo [37]. ............................................................................. 46 Tabla 3.7. Configuración de conexiones del módulo UB232R [39]. .............................. 48 Tabla 3.8. Pines utilizados del microcontrolador. ........................................................... 50 Tabla 3.9. Lecturas obtenidas en el microcontrolador. .................................................... 51 Tabla 4.1. Exactitud promedio de los sensores. ............ | |
| dc.format | application/PDF | |
| dc.language.iso | spa | |
| dc.publisher | Biblioteca Digital wdg.biblio | |
| dc.publisher | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.uri | https://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp | |
| dc.subject | Sistema Monitoreo Variables Ambientales | |
| dc.title | Desarrollo de un Sistema para Monitoreo de Variables Ambientales | |
| dc.type | Tesis de Maestría | |
| dc.rights.holder | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.holder | Villagómez Razo, Jesús | |
| dc.coverage | AMECA, JALISCO | |
| dc.type.conacyt | masterThesis | |
| dc.degree.name | MAESTRIA EN INGENIERIA MECATRONICA | |
| dc.degree.department | CUVALLES | |
| dc.degree.grantor | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.access | openAccess | |
| dc.degree.creator | MAESTRIA EN INGENIERO EN MECATRONICA | |
| dc.contributor.director | Huerta Ávila, Hector | |
| dc.contributor.codirector | Álvarez Tostado Martínez, Eréndira | |
| Aparece en las colecciones: | CUVALLES | |
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