{"id":8757,"date":"2024-05-08T13:27:59","date_gmt":"2024-05-08T11:27:59","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.etsii.urjc.es\/dseytr\/?p=8757"},"modified":"2024-05-08T13:28:56","modified_gmt":"2024-05-08T11:28:56","slug":"medicion-de-caudal-y-temperatura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.etsii.urjc.es\/dseytr\/medicion-de-caudal-y-temperatura\/","title":{"rendered":"Medici\u00f3n de caudal y temperatura"},"content":{"rendered":"\n

INTRODUCCI\u00d3N<\/strong> <\/p>\n\n\n\n

Este proyecto pretende ser \u00fatil para medir el caudal que pasa por un tubo y llevar un registro tanto del volumen de l\u00edquido que ha pasado por \u00e9l, como de la temperatura del recipiente en el que se encuentra.  <\/p>\n\n\n\n

A continuaci\u00f3n, explicaremos los materiales utilizados, el circuito montado de la protoboard, los pasos que hemos seguido para llevar a cabo el proyecto y los problemas a los que nos hemos enfrentado con sus respectivas soluciones.  <\/p>\n\n\n\n

MATERIALES UTILIZADOS <\/strong> <\/p>\n\n\n\n

MATERIALES PROPORCIONADOS POR URJC:<\/em><\/strong>\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Componente<\/strong> <\/td>Imagen<\/strong> <\/td><\/tr>
<\/strong> Placa Arduino UNO<\/strong> <\/strong> <\/td><\/td><\/tr>
<\/strong> Placa protoboard<\/strong> <\/strong> <\/td><\/td><\/tr>
<\/strong> Cables para la placa protoboard<\/strong> <\/strong> <\/td>\"Cable\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Resistencias de 10k y 5k Ohmios<\/strong> <\/strong> <\/td>\"0R68\u00a0\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Bot\u00f3n<\/strong> <\/strong> <\/td>\"Pulsador\u00a0<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

MATERIALES EXTRA<\/em><\/strong> <\/p>\n\n\n\n

Componente<\/strong> <\/td>Precio<\/strong> <\/td>Imagen<\/strong> <\/td><\/tr>
<\/strong> Caudal\u00edmetro YF-S201<\/strong> <\/strong> <\/td> 8,99\u20ac <\/td>\"Seeed\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Micro bomba sumergible de agua RUNCCI-YUN<\/strong> <\/strong> <\/td> 8,99\u20ac  (Pack de tres, aunque solo se ha utilizado una) <\/td>\"HALJIA\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Sensor de temperatura sumergible DS18B20<\/strong> <\/strong> <\/td> 7,49\u20ac (Pack de dos, aunque solo se ha utilizado una) <\/td>\"OcioDual\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Tubos de pl\u00e1stico<\/strong> <\/td> Incluido en el precio de la bomba <\/td>\"Kesote\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Placas de madera<\/strong> <\/td> 8,99\u20ac (Dos unidades) <\/td>\"Placa\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Escuadras de metal<\/strong> <\/td> 4,48\u20ac (Dos unidades) <\/td>\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Sujeciones de pl\u00e1stico para el tubo<\/strong> <\/td> 0,80\u20ac <\/td>\"PRO\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Bote de pl\u00e1stico<\/strong> <\/td> 0,95\u20ac <\/td>\"Bote\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Cinta aislante<\/strong> <\/td> –  <\/td>\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Clavos<\/strong> <\/td> – (9 uds) <\/td>\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Tornillos<\/strong> <\/td> – (8 uds) <\/td>\u00a0<\/td><\/tr>
<\/strong> Rosca de tuber\u00eda de metal<\/strong> <\/strong> <\/td> – (2 uds) <\/td>\"Imagen\u00a0<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

IMAGEN DEL CIRCUITO MONTADO <\/strong> <\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

PROBLEMAS ENCONTRADOS Y SOLUCIONES<\/strong> <\/p>\n\n\n\n

Problemas<\/strong> <\/td>Soluciones<\/strong> <\/td><\/tr>
 La salida de agua de la bomba y la entrada al caudal\u00edmetro eran de distinto di\u00e1metro, por lo que no pod\u00edamos hacer que el agua fluyera de un componente a otro <\/td>Pusimos un tubo que cuadrara con el di\u00e1metro de la bomba, y cogimos una rosca de una tuber\u00eda que cuadrara con la entrada del caudal\u00edmetro y tuviera una entrada m\u00e1s peque\u00f1a. Como la rosca segu\u00eda siendo un poco grande, cortamos un cacho de tubo m\u00e1s grueso y lo usamos para hacer un empalme entre la rosca y el tubo de la bomba. <\/td><\/tr>
En alg\u00fan punto del circuito debido a que las conexiones entre tubos no eran suficientemente buenas, perd\u00eda agua. <\/td>Pusimos cinta aislante en la conexi\u00f3n que perd\u00eda agua para sellarla <\/td><\/tr>
Cuando empezamos a montar el circuito, la bomba no funcionaba debido a que se pasaba de altura a la que ten\u00eda que bombear <\/td>Reducimos la diferencia de altura subiendo un poco la bomba para hacer que funcionara.  <\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

PASOS SEGUIDOS<\/strong> <\/p>\n\n\n\n

Para hacer el proyecto hemos ido implementando poco a poco las distintas partes del circuito, empezando por lo m\u00e1s sencillo como base y construyendo a partir de ah\u00ed, acoplando el resto de los componentes. <\/p>\n\n\n\n

Primero nos centramos en hacer que funcionara la bomba. Para ello conectamos los componentes m\u00ednimos necesarios: la bomba, un bot\u00f3n, un transistor NPN y una resistencia de 10k ohmios. Cuando tuvimos montada esta parte hicimos el c\u00f3digo y probamos que funcionara tal y como quer\u00edamos. En este primer circuito metimos la bomba en un tupper con agua e hicimos un circuito cerrado, haciendo que el agua se bombeara al mismo sitio de donde sal\u00eda para que nos fuera m\u00e1s c\u00f3modo probarlo. <\/p>\n\n\n\n

Luego hicimos lo propio con el sensor t\u00e9rmico. A\u00f1adimos los componentes necesarios al circuito: una resistencia de 5k ohmios, y las conexiones del sensor al positivo y negativo. Una vez conectado, planteamos el c\u00f3digo y probamos el sensor a temperatura ambiente para ver c\u00f3mo se iban registrando los cambios por pantalla. Por \u00faltimo, lo probamos en el tupper introduciendo agua fr\u00eda y viendo c\u00f3mo bajaba la temperatura. <\/p>\n\n\n\n

Lo \u00faltimo que implementamos fue el caudal\u00edmetro ya que era lo que m\u00e1s trabajo nos iba a llevar, y necesit\u00e1bamos tener la bomba en funcionamiento para probarlo correctamente. Conectamos a trav\u00e9s de un tubo el caudal\u00edmetro y la bomba, y llevamos la salida del caudal\u00edmetro al tupper de nuevo a trav\u00e9s de un tubo. A\u00f1adimos una resistencia y conectamos los cables de positivo, negativo y se\u00f1al, e hicimos el c\u00f3digo. Una vez ya ten\u00edamos este componente pudimos probar la funcionalidad  <\/p>\n\n\n\n

Cuando tuvimos montado el circuito y probamos que funcionaba correctamente, hicimos una reestructuraci\u00f3n de componentes y cables para que quedara m\u00e1s limpio. <\/p>\n\n\n\n

Por \u00faltimo, procedimos al montaje final del proyecto.  <\/p>\n\n\n\n

Utilizamos como base del proyecto dos tablones de madera unidos en forma de L por dos escuadras de metal y tornillos. Luego fijamos la placa a la tabla horizontal con celo, ajustamos los tubos con ayuda de clavos a las tablas, pusimos el caudal\u00edmetro y cambiamos el recipiente en el que iba la bomba a una botella con 2L de capacidad. <\/p>\n\n\n\n

C\u00d3DIGO COMPLETO<\/strong> <\/p>\n\n\n\n

El c\u00f3digo est\u00e1 estructurado en 3 partes diferenciadas claramente, una por cada componente del circuito, y la parte de setup. <\/p>\n\n\n\n

void setup() { <\/p>\n\n\n\n

   Serial.begin(9600); <\/p>\n\n\n\n

   sensors.begin(); <\/p>\n\n\n\n

  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP); <\/p>\n\n\n\n

  pinMode(BOMB_PIN, OUTPUT); <\/p>\n\n\n\n

  pinMode(PinSensor, INPUT_PULLUP);  <\/p>\n\n\n\n

  attachInterrupt(0,ContarPulsos,RISING); <\/p>\n\n\n\n

} <\/p>\n\n\n\n

En el setup, adem\u00e1s de establecer los pines de entrada y salida de los componentes, lo m\u00e1s destacable es la funci\u00f3n \u201cattachInterrupt\u201d. Esta funci\u00f3n consigue que cuando est\u00e9n activadas las interrupciones y le llegue una se\u00f1al de subida en el pin 2, se active la funci\u00f3n \u201cContarPulsos\u201d. Esto nos sirve para m\u00e1s adelante cuando mostremos el c\u00f3digo del caudal\u00edmetro. <\/p>\n\n\n\n

Ahora nos centraremos en el loop en las 3 partes del c\u00f3digo <\/p>\n\n\n\n

\/\/ PARA QUE FUNCIONA LA BOMBA <\/p>\n\n\n\n

  button_state = digitalRead(BUTTON_PIN); <\/p>\n\n\n\n

  if (button_state == LOW && prev_button_state == HIGH){ <\/p>\n\n\n\n

    if (bomb_state==0){ <\/p>\n\n\n\n

      bomb_state=1; <\/p>\n\n\n\n

      digitalWrite(BOMB_PIN, HIGH); <\/p>\n\n\n\n

    } <\/p>\n\n\n\n

    else{ <\/p>\n\n\n\n

      bomb_state=0; <\/p>\n\n\n\n

      digitalWrite(BOMB_PIN, LOW); <\/p>\n\n\n\n

    }     <\/p>\n\n\n\n

  } <\/p>\n\n\n\n

En la parte de la bomba simplemente recibimos la informaci\u00f3n del bot\u00f3n, y cuando se pulsa cambia de estado, es decir, pasa de activo a inactivo y viceversa. <\/p>\n\n\n\n

\/PARA OBTENER LA TEMPERATURA <\/p>\n\n\n\n

  sensors.requestTemperatures(); <\/p>\n\n\n\n

  float temperatura = sensors.getTempCByIndex(0); <\/p>\n\n\n\n

Esta parte es para el sensor t\u00e9rmico. Son dos funciones que consiguen acceder al valor del sensor y lo asignan a una variable \u00abtemperatura\u201d. <\/p>\n\n\n\n

\/—Funci\u00f3n que se ejecuta en interrupci\u00f3n————— <\/p>\n\n\n\n

void ContarPulsos () <\/p>\n\n\n\n

{  <\/p>\n\n\n\n

  NumPulsos++;  \/\/incrementamos la variable de pulsos <\/p>\n\n\n\n

}  <\/p>\n\n\n\n

\/\/—Funci\u00f3n para obtener frecuencia de los pulsos——– <\/p>\n\n\n\n

int ObtenerFrecuencia()  <\/p>\n\n\n\n

{ <\/p>\n\n\n\n

  int frecuencia; <\/p>\n\n\n\n

  NumPulsos = 0;   \/\/Ponemos a 0 el n\u00famero de pulsos <\/p>\n\n\n\n

  interrupts();    \/\/Habilitamos las interrupciones <\/p>\n\n\n\n

  delay(1000);   \/\/muestra de 1 segundo <\/p>\n\n\n\n

  noInterrupts(); \/\/Desabilitamos las interrupciones <\/p>\n\n\n\n

  frecuencia=NumPulsos; \/\/Hz(pulsos por segundo) <\/p>\n\n\n\n

  return frecuencia; <\/p>\n\n\n\n

} <\/p>\n\n\n\n

Estas dos funciones van de la mano y sirven para calcular el caudal que pasa por el caudal\u00edmetro. Cuando se llama a la funcion ObtenerFrecuencia, se calculan con la funcion contarpulsos los pulsos que pasan en un segundo, dependiendo de los flancos de subida que se detecten en el caudalimetro. <\/p>\n\n\n\n

\/\/PARA OBTENER EL CAUDAL <\/p>\n\n\n\n

  float frecuencia=ObtenerFrecuencia(); \/\/obtenemos la Frecuencia de los pulsos en Hz <\/p>\n\n\n\n

  float caudal_L_m=frecuencia*2.25*60\/factor_conversion; \/\/calculamos el caudal en L\/m <\/p>\n\n\n\n

  float caudal_L_h=caudal_L_m*60; \/\/calculamos el caudal en L\/h <\/p>\n\n\n\n

  volumen = volumen + caudal_L_m\/60; <\/p>\n\n\n\n

Para calcular el caudal conseguimos los pulsos por segundo que recoge el caudal\u00edmetro y luego mediante un factor de conversi\u00f3n transformamos el valor el caudal por minuto, hora, y volumen total. <\/p>\n\n\n\n

FUNCIONAMIENTO Y CASOS DE USO<\/strong> <\/p>\n\n\n\n

FUNCIONAMIENTO DEL PROYECTO<\/em><\/strong> <\/p>\n\n\n\n

El proyecto tiene como objetivo medir el caudal y el volumen total que pasa a trav\u00e9s del tubo con un caudal\u00edmetro y la temperatura del agua mediante un sensor de temperatura. Hemos construido un circuito cerrado de agua con una bomba, un recipiente y tubos de pl\u00e1stico. Usamos una placa de Arduino para recopilar datos del caudal\u00edmetro y del sensor de temperatura. Aqu\u00ed est\u00e1 el desglose de c\u00f3mo funciona: <\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Bot\u00f3n de encendido y apagado de la bomba: <\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    Nos permite interactuar con el circuito, al presionarlo comienza el funcionamiento de la bomba de agua y al volver a presionarlo esta de apaga deteniendo as\u00ed el flujo de agua. <\/p>\n\n\n\n

      \n
    • Caudal\u00edmetro: <\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      Recoge la informaci\u00f3n del flujo de agua que pasa por \u00e9l mediante pulsaciones. Este est\u00e1 conectado al positivo y negativo de la protoboard, adem\u00e1s de al pin 2 de Arduino regulado por una resistencia de 5k\u03a9. <\/p>\n\n\n\n

        \n
      • Sensor de temperatura: <\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

        Mide la temperatura del agua que est\u00e1 contenida en el recipiente. El sensor est\u00e1 conectado al positivo y negativo de la protoboard, y al pin 4 del arduino tambi\u00e9n regulado por una resistencia, de 10k\u03a9.  <\/p>\n\n\n\n

          \n
        • Bomba de agua: <\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

          Nos permite controlar el flujo del agua. Est\u00e1 conectada al positivo de la protoboard y al emisor del transistor. Este transistor adem\u00e1s conecta el ground a su colector y el pin 9 de arduino a la base, permiti\u00e9ndonos tener un interruptor controlado por Arduino para regular la corriente hacia la bomba. <\/p>\n\n\n\n

          CASOS DE USO<\/em><\/strong> <\/p>\n\n\n\n

          Este proyecto est\u00e1 basado fundamentalmente en sistemas de control de agua para las viviendas. La finalidad es saber lo que hay que pagar de agua al tener registrado el valor total de agua consumida. Tambi\u00e9n almacenamos informaci\u00f3n extra como la temperatura del agua para saber si debemos regularla seg\u00fan los objetivos que se planteen. <\/p>\n\n\n\n

          Pero, adem\u00e1s se podr\u00edan hacer circuitos parecidos en cuanto a componentes para conseguir otras aplicaciones. Varios ejemplos de ello pueden ser: <\/p>\n\n\n\n

            \n
          • Un sistema de control de riego autom\u00e1tico: se podr\u00eda activar la bomba de agua para propulsar el agua a cierta temperatura (controlada por el sensor), y medir con el caudal\u00edmetro el total de agua utilizada. <\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
              \n
            • Seguridad en procesos industriales: en ciertos procesos industriales se necesitan controles muy exhaustivos, con requisitos como podr\u00edan ser la temperatura o la cantidad de ciertos l\u00edquidos. Ah\u00ed entrar\u00eda un proyecto parecido al nuestro, que bombeara ciertos l\u00edquidos solo cuando est\u00e9n a una temperatura adecuada a las especificaciones de los controles de calidad. <\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
                \n
              • Sistemas de control de temperatura: en sistemas m\u00e1s grandes se podr\u00eda conseguir que cuando se detecte cierta temperatura que el sistema bombee liquido refrigerante a trav\u00e9s de los tubos, en cierta cantidad controlada por el caudal\u00edmetro. <\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

                REPARTO DE TAREAS <\/strong> <\/p>\n\n\n\n

                Todos los miembros del equipo hemos estado presentes en todo momento al realizar el proyecto, aun as\u00ed, podr\u00edamos dividir las tereas que hemos realizado en conjunto en: <\/p>\n\n\n\n

                  \n
                • Compra de materiales y componentes extra. <\/li>\n\n\n\n
                • Dise\u00f1o de un c\u00f3digo base. <\/li>\n\n\n\n
                • Montaje del circuito. <\/li>\n\n\n\n
                • Pruebas para comprobar el funcionamiento de cada componente. <\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
                    \n
                  • Modificaci\u00f3n y refactorizaci\u00f3n del c\u00f3digo inicial. <\/li>\n\n\n\n
                  • Construcci\u00f3n de la maqueta. <\/li>\n\n\n\n
                  • Documentaci\u00f3n del proyecto.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

                    VIDEO<\/strong><\/p>\n\n\n\n

                    \u00a0<\/strong><\/p>\n\n\n\n

                    \n