MEDICIÓN DE CO2 EN CÁMARAS INTERCAMBIADORAS DE GASES MEDIANTE CONTROL DE VÁLVULAS NEUMÁTICAS

1.0.0      Descripción sumaria de las actividades principales de la  Estación Experimental Agropecuaria Mendoza del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria - INTA

 La demanda es el factor principal en la definición de las grandes líneas de trabajo y en consecuencia de la distribución de los recursos humanos y económicos en la EEA Mendoza. La historia de la Estación también ha influido en el desarrollo más marcado de determinadas disciplinas. Por muchos años fue unidad regional o cabecera y por lo tanto existen laboratorios y especialidades de larga trayectoria que han atendido, y siguen haciéndolo, problemas de orden regional: Economía Agraria, Entomología, Fitofarmacia,  Fitopatología y Virología, Mecanización Agrícola y Recursos Naturales (agua y suelo). También se  cuenta con un Laboratorio de Postcosecha que atiende demandas del procesamiento y empaque de frutas y hortalizas y de la promoción de la calidad de estos productos. Las sucesivas y crecientes restricciones económicas de la última década, que redujeron el plantel profesional y el presupuesto institucional, exigieron establecer  prioridades  que permitieran concentrar la oferta de manera de lograr un impacto efectivo en el medio. Esta fue una de las tareas centrales del Consejo Local Asesor de la Institución, que fue orientando la Estación hacia un perfil fuertemente relacionado con la generación, el desarrollo y la extensión de tecnologías vitícolas y enológicas.

 ACTIVIDADES SUSTANTIVAS

Las principales  actividades de la Estación están orientadas a incrementar su liderazgo vitivinícola a fin de consolidarse como centro de referencia a nivel nacional y latinoamericano, no sólo en el área de la investigación y extensión, sino también en la conformación de alianzas estratégicas que permitan ampliar el radio de acción a actividades de formación de recursos humanos y de consultorías científico-tecnológicas.

 Vitivinicultura

- La Alianza Estratégica con la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Cuyo ha permitido lograr la Maestría de Viticultura y Enología, y la de Riego y Drenaje. Además actualmente se estará en proceso de acreditación ante la CONEAU de un Doctorado en Agronomía.

- Plan Estratégico de la Vitivinicultura Argentina. Liderado por asociaciones gremiales empresarias del sector y apoyado por gobierno y organizaciones de ciencia y técnica. La EEA Mendoza fue seleccionada para coordinar y organizar  todas las investigaciones y recopilaciones de información que faciliten el proceso de construcción colectiva de las estrategias.

- Investigación, Experimentación y Desarrollo. Desde las diversas disciplinas se atienden las principales prioridades que surgen del contacto permanente con la demanda. A través del Proyecto Nacional Vitivinícola, con sede en esta Estación, se enfocan tres líneas principales:

  1) Vino y salud. Investigaciones interinstitucionales orientadas a definir el poder antioxidante de compuestos del vino y establecer cómo influyen las prácticas agrícolas y enológicas. Se utilizan recursos de convenios con el Fondo Vitivinícola Mendoza  y con el CIATI.

2) Selección clonal de variedades emblemáticas para la vitivinicultura argentina: Malbec, Torrontés Riojano, Bonarda. Se cuenta con convenios de transferencia tecnológica con viveros y con empresas para la multiplicación y provisión a los productores, y con parcelas demostrativas en distintas zonas de la región de Cuyo.

3) Producción de uvas a través de sistemas de producción con bajos insumos y orgánicos. Desarrollo de protocolos. Manejo integrado de plagas. Producción de plantas libres de virus. Trazabilidad. Estudios de degradación de pesticidas. Desarrollo de sistemas de predicción. Manejo de coberturas vegetales. Sistemas de conducción de la vid.

Otros aspectos tecnológicos se realizan dentro del marco del Proyecto Regional Vitivinícola:

1)   Propiciar un modelo productivo equitativo y sostenible tendiente al aumento de la producción de vinos de calidad en las zonas templadas y/o cálidas. 

2)   Estudiar la composición polifenólica y precursores aromáticos con la finalidad de determinar parámetros objetivos para definir la calidad de la uva y su correlación con las características sensoriales del vino.

3)   Manejo y control de la fermentación a través del estudio y selección de las poblaciones microbianas presentes en  uva, mosto y bodegas. 

4)   Desarrollar un paquete tecnológico destinado a la producción de uvas comunes para la elaboración de mostos y mostos concentrados con bajos niveles de residuos de plaguicidas. 

5)   Zonificación

Fruticultura

Se trabaja en el desarrollo de metodologías de manejo para el control integral de plagas, principalmente en durazneros.

Por razones ecológicas el cerezo encuentra una excelente expresión en algunas de las zonas del área de influencia de la Estación.  Se trabaja con recursos procedentes de la línea FONTAR y un Convenio de Asistencia Técnica.

El  Centro de Estudios de Postcosecha posee un equipamiento moderno que permite el estudio de técnicas de manejo postcosecha tanto en frutas como en hortalizas. Ello permite satisfacer la demanda de tecnologías adecuadas para cada producto en este eslabón fundamental de la cadena productiva.

Horticultura

La Sección Mecanización de la Experimental busca incrementar la rentabilidad de la producción hortícola y contribuir a la mecanización integral de los principales cultivos hortícolas de regadío. A tales efectos desarrolla nuevas tecnologías y estudia la adaptabilidad de las ya existentes en otros países para la mecanización de los procesos de establecimiento, conducción cultural y cosecha.

 Extensión

Las acciones de transferencia de tecnología y extensión en el ámbito vitivinícola han sido canalizadas principalmente a través del Programa Cambio Rural, herramienta de gran utilidad para llegar al mediano y pequeño agricultor con tecnologías productivas y organizativas para aumentar la rentabilidad, entre otras: eficiencia del riego, manejo de la canopia, tecnología de bodegas, análisis de costos, organización empresaria vertical y horizontal. Se realizaron vinificaciones pilotos que promovieron la asociación de productores que deseaban adecuar sus cultivos a la calidad potencial que se determinaba para las distintas variedades y zonas. Se trabaja  en la capacitación de productores, enólogos y gerentes de cooperativas. Se promueve la asociación de productores y pequeños bodegueros de Luján y Maipú para la producción de uvas viníferas orgánicas.

 Infraestructura de la EEA MENDOZA

 La EEA Mendoza cuenta con una superficie total de 85 ha. Ocupada una parte por edificios, laboratorios, jardines y en su mayor extensión 60 ha destinada a cultivos de vid para ensayos y colecciones de variedades.

Para Investigación la EEA dispone de la siguiente infraestructura:

Laboratorio	Detalles
Suelo, Agua y Foliar	Posee instrumentales como conductímetro Orion 145 Aplus, un Digestor y un Destilador Büchi; Espectofotómetros, de Absorción atómica Perkins Elmer y de espectro UV-visible Milton Roy; y la metodología necesaria para la determinación de los macro y micro nutrientes en suelos y tejidos vegetales y para los análisis de la calidad del agua de riego y el diagnostico y recuperación de suelos salinos.
Centro de Estudios de Poscosecha	Está altamente equipado para abordar la problemática inherente a la especialidad de la región de Cuyo. Cuenta con laboratorios de: control de calidad, análisis de gases, salas de empaque y conservación frigorífica convencional y en atmósfera controlada.
Centro de Estudios Enológicos	Cuenta con una Bodega experimental para vinificaciones piloto con control de temperatura. Laboratorio de Análisis sensorial. Laboratorio de Análisis sumario y Microvinificaciones. Sala de barricas y Cava de vinos con temperatura controlada. Laboratorio de Microbiología Enológica, y el Laboratorio de Aromas, con un cromatógrafo de gases con espectrómetro de masas de trampas de iones Variant Un Espectofotometro UV visible Perkins Elmer y un equipo MilliQ/elix de Millipore.
Entomología	El laboratorio realiza trabajos de Investigación, desarrollo y transferencia de la entomología sanitaria dentro de la fruticultura y de la horticultura regional. El principal objetivo es el Enfoque Sistémico, ya que la entomología esta relacionado con las disciplinas de Fitofarmacia, Fitopatologia, Suelo, Riego, Fruticultura y Horticultura.
Fitopatología	Cuenta entre su equipamiento con Fotomicroscopio, estereomicroscopio, campana de flujo laminar, autoclave automático, cámara climatizada, estufas de cultivo y de esterilización, micrótomo de rotación, pHmetro, Freezer y ultra freezer ( -85ºC), balanza de alta precisión, agitadores, centrífugas, microcentrífugas y ultracentrífugas, un Invernáculo, para ensayos especiales y un Invernáculo tipo túnel para ensayos de indexage.
Ingeniería de Cultivo y Agroindustria	Posee el equipamiento para el estudio físico de pulverizados fitosanitarios; el relevamiento aerodinámico y perfiles anemométricos de turbinas axiales como también para la calibración de equipos de diferentes sistemas de aplicación. Cuenta con equipos de siembra e intersiembra de precisión; e instrumental para la caracterización microclimática a nivel viñedo y plantas. Laboratorios de proyecto, taller de mecanizado, montaje y calibración; ensayo de eficiencia.
Centro de Estudios de Fitofarmacia	El Centro de Estudios de Fitofarmacia cuenta con equipamiento altamente especializados, como Cromtógrafo de Fase Gaseosa HP 5890 SII y Fase Liquida HPLC Agilent 1100 con pickering post columna, para el análisis de pesticidas en frutas, hortalizas, mosto, agua, suelo etc. Posee además un laboratorio de análisis de nemátodos y de plagas cuarentenarias en bananas.
Viticultura	Cuenta con un laboratorio para evaluar componentes fenólicos de uvas y vinos. Cuenta con medios espectrofotométricos que permiten dosar el perfil fenólico por grupos de familias (catequinas, antocianos, taninos, flavonoles y fenoles totales). Dispone de instrumentales como cámara de Scholander y sensores de humedad y temperatura que permiten evaluar el comportamiento de la vid sometida a distintos manejos hídricos y de canopia. Cuenta con cámaras de cultivo con control de temperatura y humedad que permiten reproducir plantas de vid mediante la técnica de estaquilla uninodal.
Fruticultura	El Laboratorio de Fruticultura cuenta con cámara de enraizamiento y con dos túneles con control automatizado de humedad ambiente y cama caliente dentro del invernadero.

 Ecofisiología de Cultivos

Este es el laboratorio dentro del cual desarrollamos nuestra pasantía, aquí disponíamos del laboratorio necesario para realizar las prácticas y proyectos asignados.

Objetivo

Profundizar en el conocimiento de los procesos relacionados con la formación del rendimiento y la calidad en los cultivos relevantes de la región y su respuesta al ambiente, tanto en condiciones potenciales como frente a distintos tipos de estrés, buscando identificar aquellas características que permitan incrementar la calidad y la producción de forma sostenible, sin aumentos significativos en los costos de producción y con escaso impacto ambiental. 

2.0.0   Propósito del proyecto

    Construir un multiplexor de gases acoplado a un lector y registrador de señales analógicas provenientes de un analizador de gases por infrarrojo para medir el intercambio gaseoso (CO2 y H2O)  en 6 cámaras para plantas enteras simultáneamente.

    Desarrollar un software de interacción con el usuario final para el manejo del multiplexor y del lector y registrador de señales.

3.0.0   Desarrollo del proyecto

3.1.1   INTRODUCCIÓN

    La comprensión de los fenómenos climáticos y su impacto en la agricultura es de fundamental importancia ya que puede afectar la sostenibilidad de los sistemas de producción. Por esa razón se realizan diversos estudios actuando sobre las variables más significativas del medio que rodea a las plantas y se actúa sobre cada una de ellas.

3.1.2   DIAGRAMA EN BLOQUES

3.1.3   FUNCIONAMIENTO

Este proyecto funciona de la siguiente manera, el microcontrolador habilita, a través de la placa de potencia, que válvula esta activa, esto corresponde a la cámara correspondiente a esa válvula.

Válvula 1àCámara 1

Válvula 2àCámara  2

Válvula 3àCámara  3

Válvula 4àCámara  4

Válvula 5àCámara  5

Válvula 6àCámara  6

  La muestra de aire a medir de las cámaras es extraído por medio de bombas y luego enviado al analizador de gases por infrarrojo (IRGA) para la determinación de CO₂ y H₂O.

  Como las cámaras son seis y se cuenta con un solo analizador, las cámaras deben multiplexarse, es decir, que cada cámara estará dirigida hacia el medidor un cierto tiempo llamado Tiempo de medición (Tt) y dentro de este tiempo, se toman lecturas cada un intervalo de tiempo llamado Intervalo de medición (Ti).

  Estos tiempos son elegibles por el usuario por medio del programa desarrollado en LabWiew, teniendo en cuenta que:

·         Tt en minutos

·         Ti en segundos

  Esto quiere decir que cada válvula dirigirá el aire de su cámara hacia el analizador  durante Tt minutos, tomando lecturas cada Ti segundos.

  El programa desarrollado graba estos datos en una memoria ROM, junto a la fecha y hora, además de identificar la cámara activa en ese momento.

  Además este proyecto cuenta con un sistema de corrección de error de lectura introducido por el mismo medidor (drift), este error es salvado comparando el aire de cámara con el aire ambiente, esto se realiza provocando una inversión de las entradas de aire al IRGA, ésta inversión la denominamos como ESTADO 0 Y ESTADO 1, tal como indica la siguiente figura:

                ESTADO 0                                                      ESTADO 1

                                                Ambiente                                                        Cámara

                                 Cámara                                                           Ambiente

Este cambio de estado se produce dentro del tiempo Tt, específicamente en Tt/2, por lo tanto, luego de descargar los datos, se realiza un promedio de estos valores, descartando el error antes nombrado.-

Los datos descargados de la memoria presentan el siguiente formato:

FECHA  Y HORA	CÁMARA	ESTADO	S0	S1	S2	S3

Las salidas del medidor IRGA son 4 valores (S0 a S3) de 0 a 5V, y dependiendo de éstos valores es el valor de CO₂ contenido en la cámara.

Este proyecto proporciona esta información en formato de texto plano, lo cual, permite poder convertirlo a cualquier formato de cálculo y análisis de datos.-

3.2.1  HARDWARE DEL SISTEMA

Descripción principales partes del equipo:

• Fuente conmutada 
• Plaqueta  electrónica principal  
• Conector datos IRGA
• 12V 3A
• Electroválvulas 3/2

3.2.2  CIRCUITO COMANDO Y CONTROL

  Este proyecto fue desarrollado utilizando como principal elemento el PIC  18f452 de Microchip, el cual tiene un número suficiente de puertos disponibles y memoria suficiente para almacenar el firmware programado.

    El circuito fue diseñado y simulado con PROTEL. Además también el impreso utilizado fue diseñado haciendo uso de dicho programa. 


 Lista de materiales:

·         PIC 18F452 (*)

·         DS1307 RELOJ (*)

·         24LC256 MEMORIA ROM (*)

·         MAX232 ADAPTADOR SERIE-PIC  (*)

·         7805 REGUADOR DE TENSIÓN

·         RESISTENCIA PULL-UP  1kΩ

·         XT CRISTALES PARA PIC 4MHz Y PARA RELOJ.

·         2N2222A TRANSISTOR CONTROL DE POTENCIA VÁLVULAS (*)

·         RESISTENCIAS Y CAPACITORES VARIOS

(*)  Ver datasheet en apéndice

Circuito:

 PCB del circuito:

PCB placa de potencia para control válvulas:

Características:

Este circuito es alimentado con una tensión de 12V, y por medio del regulador 7805 se obtienen las tensiones necesarias para la alimentación del PIC, el reloj, la memoria, etc.-

El control de las válvulas es a través del PIC, el cual excita las bases de los transistores 2N2222, éstos habilitan según sea la configuración las distintas válvulas, dirigiendo así, el flujo de aire de cada cámara hacia el medidor.

VALVULAS  (*)

Las válvulas de tres vías a utilizadas son marca BURKERT TIPO 6012 de 12v cuyas características principales son:

-          Juntas Vitron (FPM)- Rango de presión: 1 a 10 bar

-          El conector DIN de 3 pines IP65 puede rotarse 360° en incrementos de 90°

-          Bobina encapsulada de epoxi

-          Consumo de potencia: 9 VA (entrada a.c.), 6 VA/4 W (constante), 4 W (d.c.)

-          Viscosidad 21 mm²/s máxima

-          Rango de temperatura de los líquidos: -10 °C a +90 °C

-          Temperatura ambiente máxima: +55 °C

-          Puede montarse en cualquier posición (se prefiere la bobina en la parte superior)

-          Frecuencia de ciclo hasta 1000 cpm

Las electroválvulas tipo émbolo de acción directa de 3/2 vías (como los Tipos 6012 y 6014 de Bürkert) tienen tres puertos y dos asientos de válvula. De forma alternativa, siempre hay uno de los asientos abierto y otro cerrado.

CONECTOR ELÉCTRICO

Permite realizar una conexión eléctrica a la válvula muy confiable, contando además con un sistema de fijación con tornillo y sellos de goma que evitan la entrada de agua y polvo a los contactos.

Un led exterior indica la activación o no de la válvula. 

3.2.3 MEDIDOR DE CO₂: CIRAS 2 (*)

     El medidor utilizado se muestra en la figura de abajo. Será esta máquina quien nos entregue las señales para ser adquiridas y procesadas por nuestro sistema a diseñar.

Características Técnicas:

Componentes del Sistema:

• CIRAS-2: Analizador diferencial de CO2 y H2O por Infrarrojos no dispersivo con cuatro canales de medida (dos de referencia para CO2 y H2O y dos de análisis para CO2 y H2O), para trabajar en modo absoluto y diferencial. Analizadores independientes para cada canal. Constituye el módulo básico, con todos los controladores, "display", microprocesador y analizador.

• Filtro IR para evitar el calentamiento de la hoja por la radiación infrarroja solar.

• Consola de Control: Ordenador Portatil Integrado de última generación, "Fujitsu" Pentra. Sistema Operativo Windows CE. 16/32 Mb RAM-DISK para Almacenamiento de datos y 1000Kb de RAM para Operación. Paquete de Programas Microsoft Office (CE) Incluido: Word, Excel, Acces y Power Point. Uso de Tarjetas de Memoria Flash RAM. Puerto de Infrarrojos.

• Software CIRAS-2 especial como Co-procesador matemático para Visualización, Cálculo y Procesamiento de Resultados.

                                 

• Permite la Visualización a Color de 4 parámetros diferentes simultáneamente (a elección del Usuario) en tiempo real: CO2 Referencia, CO2 Diferencial, H2O Referencia, H2O Diferencial, Fotosíntesis Neta, Tasa Evapo Transpiración, CO2 Interno y Déficit de Presión de Vapor.

Especificaciones funcionales:

El equipo permite medidas simultáneas de CO2 y H2O en dos muestras de aire, localizadas en el mismo volumen de aire donde la hoja realiza el intercambio gaseoso.

El equipo de medida es totalmente programable, pudiendo ser modificados todos los parámetros en función del usuario.

El equipo dispone de "display" para visualización de curvas definidas por el usuario, en tiempo real, tantas como desee al disponer de transferencia directa de los parámetros almacenados en un Ordenador Integrado, que está incluido en la presente oferta.

Canales de salida analógicos y digitales para controlar elementos externos.

Entradas analógicas diferenciales, entradas digitales y contadores de pulsos, definibles por el usuario, para modificar otros parámetros experimentales.

Especificaciones Técnicas:

Analizador de CO2:

   Analizador de gas infrarrojo no-dispersivo, configurado como absorciómetro absoluto, con dos canales de medida (referencia y análisis) en modos absoluto y diferencial y con microprocesador para control de linearización y corrección respecto del agua. Analizadores independientes para canal en circuito abierto.

• Rango de medida: 0 a 3000 umol mol-1
• Resolución: 0,1 umol mol-1
• Ancho de Banda: 10 Hz
• Precisión (desviación máxima): + 0,5 umol mol-1 de 0 a 3000 umol mol-1
• Linearidad de medidas: 0,2%
• Señal Ruido: 0,2 umol mol-1 a 350 umol mol-1 pico a pico con 1 segundo de señal promediada
• Tiempo de respuesta máximo del orden de 0,1 segundos.
• Sensor de estado sólido no sensible al movimiento.
• Sensibilidad de la medida a la orientación del sensor: < 0,1+ umol mol-1 en cualquier orientación.
• Corrección automática para temperatura, presión e interferencia cruzada CO2/H2O.
• Efecto de la temperatura en la medida: <0 font="" por="">
• Tasa de Flujo de aire en la cámara de medida: 0-800 umol s-1
• Rango de presiones parciales durante la medida: 0 a 115 kPa (resolución 0,002 kPa).
• Autocero
• Programa de Auto Calibración.

Analizador de H2O:

    Analizador de gas infrarrofo no-dispersivo, configurado como absorciómetro absoluto, con microprocesador para control de linearización.

• Rango: 0 a 75 mmol mol-1 o de 0 a punto de rocío.
• Precisión: mejor que 0,1 mmol mol-1 (<0 font="">
• Resolución de lectura: 0,01 mmol mol-1
• Ancho de Banda: 10 Hz
• Señal Ruido: 0,04 mmol mol-1 a 20 mol mol-1 con 1 segundo se señal promediada. 0,006 mmol mol-1 máxima de promedio.
• Linearidad: mejor del 0,5% en todo el rango de medida.
• Precisión: Desviación máxima: + 1,0 mmol mol-1 de 0 a 75 mmol mol-1
• Tiempo de respuesta menor de 0,1 segundo.
• Corrección automática para temperatura y presión.
• Sensor de estado sólido, no sensible al movimiento.

Caudalímetro. Controles Automáticos de Aire Suplementado:

• Rango de Caudal de 0 a 600 umol s-1 con el analizador de CO2, y de 50 a 750 umol s-1 sin el analizador
• Resolución: < 1 umol s-1
• Precisión: + 20 umol s-1 en el rango de o a 750 umol s-1
• Tiempo de respuesta: 1 segundo para alcanzar 99%
• Presión: inferior a 3" de columna de agua,0,1 psi, 0,75 kPa en el rango de medida
• Tiempo de Calentamiento: 1 minuto
• Suministro de aire para la cámara de asimilación variable hasta 500 ml min-1, regulados con controlador másico.
• CO2 suplementado en un rango programable entre 0 a 2.000 ppm. Utiliza pequeñas bombonas reemplazables.
• H2O suplementado entre 0 a 70 mbar y Punto de Humedad.

Presión:

• Rango: 0 a 155 kPa
• Rango de Presión: 65 a 110 kPa
• Precisión: + 0,1% en todo el rango
• Resolución: 0,002 kPa
• Señal Ruido: 0,002 kPa de pico a pico

Pinza de Hojas Universal:

Canales analógicos y digitales de entrada:

• Entrada analógica: 4 canales configurables por el usuario.
• Entrada digital RS-232C en formato ASCII estandarizado a 1200 baudios: 2 canales.
• Contador de Pulsos

• Canales analógicos y digitales de salida:
• Salida analógica: 8 canales configurables por el usuario.
• Salida digital RS-232C en formato ASCII estandarizado a 1200 baudios: 8 canales.

• Tres salidas para sensores ambientales adicionales: %Humedad Relativa, Temperatura y PAR.Principio del formulario

Final del formulario

CABLE DE SALIDA ANALÓGICO DEL MEDIDOR  (S0, S1, S2 Y S3)

El cable consiste en 8 pines de los cuales solo se utilizan 5 de ellos en la siguiente configuración:

PIN	FUNCIÓN	COLOR	DATO OBTENIDO
1	CO2  REFERENCE	ROJO	SO
2	CO2  DIFFERENCE	AZUL	S1
3	H2O  REFERENCE	VERDE	S2
4	H2O  DIFFERENCE	AMARILLO	S3
5	SIN USO	BLANCO	---
6	SIN USO	NEGRO	---
7	SIN USO	MARRÓN	---
8	GND	VIOLETA	GND

DESCRIPCIÓN CONECTOR  8 VIAS - FGG.1B.308

• CONECTOR  1B 8WAY
•  Material del cuerpo: Latón
• Montaje: Cable
• Tipo de conector: Circular
• Terminación de contacto: Soldadura
• Género: Plug
• Número de contactos: 8
• Tipo de conector: Circular
• Resistencia de contacto: 5.6 mohm
• Estilo de contacto: Pin
• Capacidad nominal de corriente: 5A
• Clasificación IP: IP50
• Material aislante: PEEK
• Material: Latón
• Temperatura mínima de funcionamiento: -55 ° C
• Temperatura máxima de funcionamiento: 250 ° C
• N º de ciclos de apareamiento: 5000
• N º de polos: 8
• Número de Vías: 8
• Revestimiento: Níquel
• Método de terminación: Soldadura
• Clasificación de Voltaje AC: 600V
• Resistencia dieléctrica: 19V / m
• Material del contacto hembra: Bronce
• Revestimiento de Contactos: Oro
• Material del contacto macho: Latón
• Revestimiento de contacto macho: Oro
• Clasificación de Voltaje DC: 400V
• Diámetro del alambre: 0,35 mm

3.2.4 Memoria 24LC256 de almacenamiento de datos

   La memoria se utilizó para leer y grabar datos desde un PIC utilizando el lenguaje C y el compilador CCS, concretamente la memoria a utilizar será la 24LC256A fabricada por Microchip.

Se trata de una memoria serial que tiene las siguientes características:

• Tecnología CMOS de bajo consumo
• Corriente máxima para escritura: 3 mA (5V)
• Corriente máxima de lectura: 400 uA (5V)
• Corriente en reposo: 100 nA
• Interfaz de dos cables I2C
• Cascada de hasta 8 memorias
• Control interno automático del ciclo de lectura/escritura
• Paginación de 64-byte para paginas
• Velocidad de escritua: 5 ms max
• Protección de escritura por hardware
• Ciclos de borrado/escritura: 1.000.000
• Retención de datos: > 200 años
• Encapsulado: 8-pin PDIP
• Pb-fre y RoHS

Para empezar vamos a describir algunas características del nuevo componente que vamos a utilizar y cuyo patillaje está en la figura de abajo.

   Esta es una memoria que tiene un tamaño de 32 Kbytes, su estructura está organizada en palabras de 1 byte (8 bits) de longitud, por lo tanto dispondremos en total de 32x8=256 kbits para almacenar información.

Comentario del programa

  El protocolo serie I2C  utilizado fue el driver que nos facilita CCS. Para ello simplemente lo incluimos en nuestro programa por medio de la directiva #include:

#include "24256.c" //Incluimos librería 24256

Nota: por defecto la librería define los pines RB1 y RB0 como SDA y SCL, como en nuestro ejemplo RB0 ya está ocupado. Hay que modificar esos valores en la librería y sustituirlos por RC4 y RC3, de la siguiente manera.

Donde pone:

#define EEPROM_SDA  PIN_B1
#define EEPROM_SCL  PIN_B0

poner:

#define EEPROM_SDA  PIN_C4
#define EEPROM_SCL  PIN_C3

Las funciones que incluye esta librería son:

·         init_ext_eeprom(); //llamada a la función de inicialización. Debe de ir antes que las dos de abajo

·         write_ext_eeprom(a, d); //Escribe el byte d en la dirección a

·         d = read_ext_eeprom(a); // lee el valor que hay en la dirección a y se lo asigna a la variable d

Pues bien la única modificación que hay que hacerle al código, con respecto al que habíamos hecho para grabar los datos en la EEPROM interna del PIC es sustituir estas funciones.
Proteus nos permite también ver el estado de los registros de está memoria en el proceso de simulación.

3.2.5 Reloj calendario DS1307

 Para estampar las mediciones utilizamos el reloj DS1307. El semiconductor Maxim/Dallas DS1307 es un reloj de tiempo real exacto, el cual automáticamente, mantiene el tiempo y la fecha actual, incluyendo compensación para meses con menos de 31 días y saltos de año. La dirección y los datos son transferidos serialmente por 2-wire, en bus bidireccional. También el reloj opera en formato de 24 horas o en formato de 12 horas AM/PM.

Conexión del reloj

   Según vemos en la figura el DS1307 es un dispositivo de 8 pines al que se le conecta:

3.2.6 Microcontrolador 18F452

  Para llevar a cabo el procesamiento de las funciones, ocupamos el microcontrolador 18F452. La disposición de los pines podemos verla en la figura 8. Se trata de un microcontrolador fabricado por la empresa Microchip.

Fig. 8 Microcontrolador utilizado

   Observamos que presenta las siguientes características:

Parámetro	Valor
Tipo de memoria de programa	Flash
Memoria programa (KB)	32
Velocidad CPU (MIPS)	10
Bytes de RAM	1,536
EEPROM de datos(bytes)	256
Comunicación Digital de periféricos	1-A/E/USART, 1-MSSP(SPI/I2C)
Periféficos Capture/Compare/PWM	2 CCP
Tiempos	1 x 8-bit, 3 x 16-bit
ADC	8 ch, 10-bit
Rango de temperatura (C)	-40 to 125
Rango Voltaje (V)	2 to 5.5
Cantidad pines	40

  Debido a la buena resolución de 10 bits en la conversión A/D decidimos ocupar este microcontrolador. Además, tenía la opción del puerto USART, buena velocidad, etc.

   Para programar el microcontrolador ocupamos el PIC KIT 1.2

3.3.1 Compilador para desarrollo del firmware del sistema

    El firmware realizado para el proceso de las tareas va instalado en el microcontrolador 18F852. Para desarrollar el firmware usamos el compilador PICC de la empresa CCS (Custom Computer Services).

   

   Algunas características del compilador son las siguientes:

§  Al compilar genera un código hexadecimal compacto y eficiente.

§  Se integra perfectamente con MPLAB y otros simuladores/emuladores como PROTEUS para el proceso de depuración.

§  Incluye una biblioteca muy completa de funciones precompiladas para el acceso al hardware de los dispositivos (entrada/salida, temporizaciones, conversor A/D, transmisión RS-232,bus I2C….,etc.

§  Incorpora drivers para dispositivos externos, tales como pantallas LCD, teclados numéricos, memorias EEPROM, conversores A/D, relojes en tiempo real, etc.(los drivers son pequeños programas que sirven de interfaz entre los dispositivos hardware y nuestro programa).

§  Permite insertar partes de código directamente en Ensamblador, manteniendo otras partes del programa en C.

3.4.1 INTERFAZ USUARIO-PC CON LABVIEW

   El software para programar el equipo, para descargar los datos de la memoria y observar el equipo, fue diseñado con LABVIEW 8.5

Figura 2

 

     El código fuente usado en LABVIEW es de tipo gráfico, y por lo tanto muy intuitivo. Un elemento es Controls, la paleta flotante de controles e indicadores. Esta paleta es válida para el panel pero si hacemos activa la ventana de diagrama, entonces la paleta se convierte en Functions, y es valida sólo para el diagrama. Esta paleta contiene librerías de funciones clasificados por tipos, al igual que ocurre con otros lenguajes de programación.

   

3.4.3  Diseño para el control de las válvulas

   El software desarrollado cuenta con varias funciones que permiten las siguientes tareas:

-          Descargar datos

-          Visualizar el seteo cargado

-          Configurar puerto de enlace

-          Setear  tiempo de medición Tt

-          Setear  tiempo de intervalo de medición Ti

-          Cargar fecha y hora

-          Ventana de ayuda al usuario.

La pantalla se ve de la siguiente manera:

  En la siguiente figura se observa la solapa de configuración de puerto. Se utiliza a los fines de elegir el puerto apropiado, para la transferencia de información.

        Beneficios obtenidos para el INTA

         

         Con nuestro aporte, la Estación Experimental Agropecuaria Mendoza del INTA pudo evitar el alto costo económico que implica un proyecto con estas características (desarrollo, cálculo y ejecución del proyecto). Por otro lado se han utilizado componentes electrónicos disponibles en su mayor parte en cualquier comercio de Mendoza. Esto tiene como beneficio que todo lo que es manteniemeinto y reparaciones puede realizarse fácilmente. Por otro lado, este equipamiento no se encuentra disponible en el mercado, ya que es un dispositivo para investigación y se encuentra diseñado a medida.

5.0.0   Conclusiones

  Algunas conclusiones sobre nuestro trabajo son las siguientes:

·        Integramos muchos conocimientos aprendidos

·        La Estación Experimental Agropecuaria Mendoza del INTA pudo beneficiarse con el proyecto evitando el alto costo de este proyecto  

·        En la parte de control tuve que utilizar algunos protectores contra los ruidos producidos por la línea

·        Debimos elegir el lenguaje de programación tanto para el firmware como para el software entre varios métodos, de acuerdo con los tiempos de finalización del proyecto. 

·        El microcontrolador utilizado fue aquel que permitió tanto un precio acorde a la aplicación como la máxima utilización de sus recursos 

·        No se requirió traer nuevas tecnologías del extranjero.