INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ

TALLER DE INVESTIGACIÓN II

INFORME TÉCNICO:

INTERFAZ GRÁFICA PARA EL MONITOREO DE VARIABLES EN EL MODULO SOLAR ET-250

Presentan:

GUTIERREZ SÁNCHEZ ALEXIA

OCEJO LUIS CARLOS JESÚS

SEMESTRE: VII GRUPO: C

INGENIERIA ELECTRÓNICA

PROFESORA:

M. EN C. SUSANA MÓNICA ROMÁN NÁJERA

SALINA CRUZ, OAXACA A DICIEMBRE DEL 2015

 

 

 

 

 

 

INTERFAZ GRÁFICA PARA EL MONITOREO DE VARIABLES EN EL MODULO SOLAR ET-250

INTRODUCCIÓN

• Ayudar a los jóvenes en un mejor estudio, aprovechamiento y sobre todo en la elaboración de prácticas y proyectos.

• No ofrece un monitoreo dinámico y explícito, se decidió diseñar e implementar una interfaz gráfica versátil y simple.

• Es un proyecto innovador y entusiasta capaz de hacer las mediciones y lecturas de sensores en conjunto con el procesamiento de señales adquiridas por el circuito ARDUINO® y con la magnífica comunicación con el software LabVIEW®.

JUSTIFICACIÓN

El propósito es desarrollar una aplicación grafica mediante el software LabVIEW® ,su función: obtener y monitorear información en tiempo real.

Impulsa el progreso de grandes industrias para desarrollar aplicaciones que mejoran la productividad a ingenieros y científicos.

Enseñar de forma práctica a los alumnos, todos los aspectos esenciales relevantes del funcionamiento y como es que todas esas variables influyen en la transformación de la energía solar a eléctrica de un módulo fotovoltaico.

OBJETIVO GENERAL

Desarrollar una interfaz gráfica de usuario utilizando LabVIEW® para monitoreo de variables en el panel solar ET-250 que se encuentra en el laboratorio de la

Institución.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Investigar el funcionamiento y características del módulo solar ET-250.

• Investigar cuales son las variables que se pueden medir y/o controlar en un panel solar.

• Investigar los diferentes complementos para la creación de una interfaz gráfica en el entorno de

LabVIEW®.

• Conocer el software LabVIEW® para la creación y diseño de la interfaz gráfica.

• Diseñar la interfaz gráfica para probar su funcionamiento.

• Analizar el funcionamiento de ARDUINO® en conjunto con el entorno de LabVIEW®

• Realizar pruebas sensores-interfaz, para detectar posibles fallas en el sistema.

• Implementar la interfaz gráfica con el módulo solar.

PROBLEMAS A RESOLVER

Equipos altamente sofisticados para el aprendizaje de los alumnos, desafortunadamente no operan y limitan la eficiencia académica.

Grandes limitaciones de herramientas sabiendo que la institución cuenta con grandes soluciones.

Oportunidad de utilizar estos equipos ya sea en proyectos independientes, así como en el desarrollo de alguna de las materias incluidas en la retícula.

Salina Cruz se encuentra en una de las áreas favorables de radiación solar para implementar paneles solares.

PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES

Empleamos el método analítico que consiste en la desmembración de un todo, descomponiéndolo en sus partes o elementos para observar las causas, la naturaleza y los efectos.

El procedimiento se dividió en cuatro etapas, que tuvo por objetivo principal Desarrollar una interfaz gráfica de usuario utilizando LabVIEW® y ARDUINO® para el monitoreo de variables. Es decir poder visualizar a distancia mediante una computadora, el comportamiento de las variables que caracterizan ha dicho panel solar.

1ra ETAPA: IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

• Recopilación de información

• Análisis del problema.

• Identificar posibles soluciones.

Se obtuvo una información clave que se identificó con una posible solución que a continuación se menciona:

“National Instruments, está ayudando a las empresas de ingeniería y energía eléctrica-

electrónica a resolver sus retos más complejos de generación y monitoreo de energía para crear

una red eléctrica verdaderamente inteligente. Mediante el uso de sistemas modulares y flexibles

con procesamiento avanzado, NI está comprometido con proveer soluciones diseñadas para

reducir las complejidades de control, monitoreo y pruebas asociadas a las aplicaciones de

energía, para impulsar un incremento en la productividad y un ahorro significativo en tiempo y

costos”.

“ARDUINO® ya tiene conexión con LabVIEW® lo cual le confiere una gran potencialidad dado

que estamos hablando de una herramienta de gran capacidad y muy extendida tanto en el

mundo académico con en el industrial y de laboratorio. Esta forma de trabajo, por tratarse de

LabVIEW®, es interesante para usarla en el prototipo de aplicaciones de instrumentación en as

que las tarjeta ARDUINO® juega el papel de un sencillo y versátil equipo de adquisición de

datos a un costo muy bajo”.

• Establecer lo que se utilizara para resolver el problema.

Esta tecnología y software de vanguardia ofrecen una plataforma completa de herramientas para solucionar estos retos, al ofrecer soluciones personalizadas para probar, monitorear y controlar las fuentes de generación de energía. 2da ETAPA: RECOPILACIÓN Y ESTUDIO DE LA INFORMACIÓN

• Justificación del desarrollo del proyecto.

• Establecer la tecnología a utilizar.

• Aprender a utilizar LabVIEW® y Arduino ®.

• Diseño de la interfaz.

• Análisis de herramientas.

• Análisis de costos de materiales.

• Simulación de la Interfaz.

• Compra de materiales.

PRESUPUESTO DEL PROYECTO

CONCEPTO CANTIDAD PRECIO UNITARIO COSTO (M.N.)A. Ingresos Personales       Tarifa horaria 160 hrs. 20 $3,200B. Gastos Personales       Transporte 20 5 $100 Alimentos 6 50 $300C. Equipamiento       Laptop 1   $13,990 Multímetro Digital FLUKE 1   $6,122 Software NI LabVIEW®     $83,590D. Materiales       Placa ARDUINO® 1   $430 Cable USB A/B 1   $60 Sensor de Temperatura DS18B20 1   $200 Sensor Fotoresistivo De Intensidad Luminosa 1   $200 Sensor De Voltaje DC 5:1 1   $200 Sensor De Corriente Efecto Hall Acs712 1   $200 Modulo Fotovoltaico SOLAREX SX-55U 1   $5000 Protoboard 1   $100 Conectores para sensores 10 12 $120 Soldadura y pasta 1   $150E. Herramientas       Pinza de corte y punta 1   $84 Desarmador de cruz 1   $33 Desarmado plano 1   $43 Cúter 1   $38 Cautín 1   $379 Cinta de aislar 1   $50F. Papelería e insumos       Impresiones     $60 Copias     $20 Cinta masking tape 1   $35 Marcado permanente 1   $45 Internet     $70       

TOTAL $114,814

DIAGRAMA A BLOQUES DEL PROYECTO

3ra ETAPA: IMPLEMENTACIÓN DE LA INTERFAZ

• Comunicar la interfaz con el panel solar.

• Realización de pruebas.

• Realización de ajustes necesarios.

4ta ETAPA: INSTALACIÓN

Monitoreo de variables físicas. La primera etapa consiste de varios sensores para el monitoreo de las variables tales como: Luminosidad, Temperatura, Voltaje, Corriente Eléctrica y Potencia Eléctrica. Las señales provenientes de los sensores son voltajes de corriente directa que varían de 0 a 5 V.

Monitoreo de Temperatura. Para realizar el monitoreo de la temperatura, se usó el sensor denominado LM35, cuyo rango de operación es de -55ºC hasta +150ºC, con calibración directa para grados Celsius, una respuesta de factor lineal de +10.0mV/ ºC y opera con una alimentación desde 4V hasta 30V.

Monitoreo de Luminosidad. Para realizar la medición de la luminosidad, se usó el sensor DFR0026 Analog Ambient Light Sensor, este detecta la densidad de la luz y refleja la señal en tensión analógica, su rango de iluminación va de 1LUX hasta 6000 LUX, opera de 3.3V a 5 V.

Monitoreo de Voltaje Generado. Para obtener el voltaje que se genera, se utilizó el sensor que es capaz de medir voltaje basándose en el principio de diseño de divisor de tensión resistivo. El voltaje de medición no es mayor a 5 veces el voltaje de entrada, para 5V = 25 V, para 3.3 V /16.5 V. Rango de entrada de voltaje va de 0V a 25V, con un rango de detección de 0.02445v a 25v y una resolución analógica de tensión de 0.00489V.

Monitoreo de Corriente Eléctrica. Para el monitoreo de la corriente, se utilizó el módulo basado en el circuito integrado ACS712 de Allegro MicroSystems, el cual permite medir la cantidad de corriente que fluye a través de un circuito de corriente alterna (AC) o corriente directa (DC). El método de sensado es a través de un sensor de efecto hall que provee un voltaje de salida proporcional a la corriente que fluye en el circuito. Este soporta una medición de hasta 5 A con una sensibilidad de 185mV/A.

RESULTADOS

La interfaz cuenta con subpaneles en forma de pestañas donde se puede observar con más detalle el comportamiento de cada variable en intervalos de tiempo mediante gráficas.

Diagrama de bloques de la interfaz que corresponde al código fuente de dicho programa.Por cuestiones de dificultad a la hora de leer las entradas analógicas se optó por implementar dos tarjetas Arduino®.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Permite una mejor visualización de las variables, también nos permite deducir cuales son las condiciones óptimas del manejo.

• Mejor entendimiento en el funcionamiento de este sistema.

• Versatilidad para los jóvenes de las diferentes ingenierías.

• Ayuda a futuras correcciones en el sistema y de ser posible la implementación de nuevos sistemas de control en equipos del Tecnológico.

• Se adquirieron conocimientos en dispositivos, software y hardware que nos permitirán un mejor desempeño académico y experiencias para la vida laboral.

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