Desarrollo preliminar de un sistema electrónico basado en

Advances in Engineering and Innovation

Vol. 1, No. 1, pp. 11-20

Enero – Junio 2016

www.itsprogreso.edu.mx/revistaAEI

ISSN: 2448-685X

Recibido: 04/Abril/2016 Aceptado: 12/Mayo/2016

TecNM – Instituto Tecnológico Superior Progreso 11

Desarrollo preliminar de un sistema electrónico basado en

LabVIEW y Arduino para la medición de temperatura en

materiales sólidos

Based LabVIEW-Arduino electronic system for temperature measuring

on solid materials

Jorge Magaña Zaldívar1*, Luciano Pech Tut

1, Omar Basto Uc

1, José Luis Adrián Perales Alcacio

1

1Instituto Tecnológico Superior de Motul, Carretera Mérida-Motul, Tablaje Catastral Núm. 383,

San Juan, C.P. 97430 Motul, Yucatán, México.

*Corresponding author:

[email protected]

Resumen-El presente trabajo se enfocó al diseño de un sistema

de adquisición y análisis de datos mediante la aplicación de

Arduino y Labview. A través de este sistema se puede realizar

la medición de temperatura en diversos procesos, entre ellos la

determinación de la conductividad térmica (k) en sólidos. En

este sentido se diseñó una interface gráfica con el software

LabVIEW, encargada de adquirir datos a través de la tarjeta

electrónica Arduino. Para poder leer los sensores de

temperatura y flujo de calor se diseñó una tarjeta electrónica

en configuración shield. Para acondicionar la señal de la

termopila se utilizó un amplificador Instrumental Nanovoltio.

Se logró el funcionamiento óptimo del sistema de adquisición y

análisis de datos en pruebas preliminares, donde se observó la

diferencial de temperatura del sistema, dato necesario para

determinar la conductividad térmica de un material. Los

resultados demuestran que estos dispositivos electrónicos son

eficaces aplicándolos en procesos donde sea necesaria la

medición de temperatura. Palabras claves - Medición de temperatura,

instrumentación electrónica, programación, Arduino,

LabVIEW

Abstract-This work designing a system of data acquisition

and analysis is focused by applying Arduino and Labview.

Through this system you can perform temperature

measurement in various processes, including the

determination of the thermal conductivity (k) solids. In this

regard a graphical interface with LabVIEW software,

responsible for acquiring data through the electronic card is

designed Arduino. To read the temperature sensors and heat

flux shield an electronic card designed configuration. To

condition the signal from the thermopile Toolkits Nanovoltio

amplifier is used. The optimal system for data acquisition and

analysis in preliminary tests, where the temperature

differential system, data necessary to determine the thermal

conductivity of a material was observed was achieved. The

results show that these electronic devices are effective by

applying them in processes where temperature measurement

is necessary. Key Word - Temperature measuring, electronic

instrumentation, programming, Arduino system,

LabVIEW software

I.INTRODUCCIÓN

Un tema fundamental en el desarrollo de materiales de

ingeniería es la determinación de la conductividad térmica

(k) a través de la medición del gradiente de temperatura.

Para ello se han utilizado diferentes metodologías y

sistemas que incluyen dispositivos electrónicos con

características específicas.

Advances in Engineering and Innovation Vol. 1, No. 1, pp. 11 – 20, Enero - Junio 2016


Para la determinación de la conductividad, el método

más común es el de la placa caliente aislada que consiste en

dos experimentos con el material a medir con las mismas

densidades de tamaño y espesor. El material en cada lado de

la placa caliente está aislado del medio y está sujeto por dos

placa frías en su extremo, como se puede apreciar en la Fig.

1.

Fig. 1 Configuración de un aparato de placa caliente aislada

El método de placa caliente aislada no intercambia ni

energía ni materia con el entorno. Por lo que dicho sistema

se constituye en un subsistema de material y energía para

que cuando el sistema alcance el equilibrio, todas las partes

del sistema sean idénticas [1]. Una de las características que

tiene este método es que el tiempo es muy prolongado para

la realización de la medición, por lo que el sistema

estudiado tiene que lograr estar en la condición de estado

estable [2].

Para realizar la caracterización térmica de materiales

sólidos se establece una metodología basada en la ley de

Fourier [k = q L/(A ΔT)] para calcular la conductividad

térmica, considerando que en el sistema está presente un

gradiente de temperatura y que el material que se analiza es

uniforme [3]. Una vez que se ha establecido el sistema de

estudio es necesario contar con herramientas

complementarias que permitan desarrollar la adquisición de

datos con mayor eficiencia, por lo cual se han desarrollado

equipos electrónicos capaces de desempeñar esta función

mediante dispositivos como el DAQ 2680A, 2686A, USB-

6341, 6343, 6002, 600, NI 9213, 9211E, 9211, 9215, así

como multímetros digitales 2638A/60, 2638A/40,

2638A/20, PLC y microcontroladores.

Se han llevado a cabo investigaciones donde se diseñaron

sistemas para medir la conductividad térmica en materiales

aislantes usados en edificaciones. En dichas investigaciones

se empleó la técnica de flujo de calor unidimensional que

pasa a través de una lámina de material, cuyos extremos han

sido sometidos a gradientes de temperatura que favorecen al

flujo térmico [4] . Una característica de este trabajo es que

se utilizó un sistema de adquisición de datos a través de una

PC, para ello se diseñó una interfaz con un

microcontrolador PIC (Microchip®) y un programa que

realiza las lecturas en tiempo real [5].

En el mismo sentido se ha desarrollado un sistema

automatizado para el cálculo de la conductividad térmica

aunque el enfoque de este sistema son los materiales

líquidos y utiliza equipos electrónicos como

nanovoltímetros (equipos amplificadores de alta precisión),

fuentes de corriente y el software LabVIEW como interface

del sistema. Fue seleccionado el hilo de platino para el

montaje experimental debido a que dicho material

presentaba un alto valor de conductividad térmica, además

su uso tiene dos propósitos, el primero es que funciona

como fuente de calor y el segundo es su empleo como

detector resistivo de temperatura [6], [7].

En otra investigación se realizó un sistema portátil para

la obtención de las variables físicas de temperatura y

humedad que se encuentra entre la planta del pie y la

plantilla del calzado. En su construcción adaptaron 10

sensores de SHT15 y desarrolló un sistema con el

microcontrolador 18F452 para la adquisición de los datos

de las variables, con el propósito de estudiar el

comportamiento de los parámetros mencionados [8].

Otro proyecto fue desarrollado utilizando un multímetro

digital Fluke 52 K/J que permitió obtener datos por medio

de termopares del tipo k y J. Las lecturas de los datos se

hacen cada segundo, obteniendo resultados con un error del

5% [9].

Un sistema basado en microcontroladores serie ATMEGA

con una interfase en Simulink (Matlab®) y tarjetas de

Arduino® (Mega y UNO) también ha sido analizado [10].

De acuerdo a la literatura mencionada, se puede determinar

que la tarjeta Arduino® y LabVIEW® son adecuados para

el buen desempeño de procesos que requieren el monitoreo

de datos de forma continua.

Actualmente se está desarrollando un proyecto para la

construcción de bloques de concreto elaborados con

materiales reciclados, en el cual se han realizado las

pruebas mecánicas al material, siendo la segunda etapa la

realización de medición de la temperatura del material al

someterlo a una fuente de calor. Debido a lo anterior se

requiere un sistema electrónico capaz de medir las variables

térmicas del material de concreto. Se están utilizando

equipos de bajo costo con una interface que muestra el

comportamiento térmico del sistema almacenando los

valores de las variables medidas.



El presente proyecto está enfocado al desarrollo de un

sistema electrónico para contribuir a la caracterización

térmica de materiales sólidos, que en un caso particular será

utilizado para la caracterización térmica de un bloque de

concreto que se está desarrollando.

Para el desarrollo del sistema se toma como base una

variante del método de placa caliente aislada, considerando

el monitoreo de dos temperaturas y el flujo de calor por la

termopila.

El sistema electrónico consideró la adquisición de datos

(DAQ o SAD). Los sistemas de adquisición de datos están

conformados por tres etapas las cuales son [11]:

1. Sensores.

2. DAQ

3. Software programable en la PC

Para el monitoreo de la temperatura, se consideró el sensor

DS18B20 por los rangos de temperatura a medir que no

superan los 100°C, ya que está diseñado para efectuar

mediciones de temperatura en un rango de -10 °C a 85°C

con una precisión de ±0.5°. Los DS18B20 cuentan con su

propio código de serie de 64 bits.

Para la determinación de la conductividad térmica se

emplea una termopila. Las termopilas son transductores

metálicos en estado sólido, por lo que está diseñado para las

mediciones del flujo de calor de manera directa. La señal de

tensión generada es proporcional al flujo de calor.

Adicionalmente, el desarrollo del sistema electrónico podría

formar parte de la infraestructura contemplada para otros

proyectos que se desarrollen en el área de caracterización

térmica.

II. DESARROLLO

Para la realización del proyecto se utilizó un sistema

embebido basado en Arduino UNO, ya que utiliza una

plataforma de open source o de código abierto basada en

Wiring. Dicho sistema presenta ventajas como la

modificación de la programación para ajustes posteriores y

su bajo costo, lo cual permite el desarrollo de diversos

proyectos relacionados con la adquisición de datos. Para la

implementación del sistema experimental se utilizaron

sensores de temperatura DS18B20 con precisión de ±0.5°C,

una termopila Thermal Flux Meter modelo HT-50, un

acondicionador de voltaje y una PC con el software

LabVIEW® 2011 para la adquisición y análisis de datos.

A. Diseño del Experimento para la Caracterización

Térmica

El prototipo experimental donde se realizaron las pruebas

piloto para la caracterización térmica consistió en una

probeta cilíndrica de concreto con dimensiones de 35 mm

de longitud y un diámetro de 13 mm. La fuente de calor

aplicada fue a través de dos resistencias de 6 ohm aisladas

del medio y unidas a la termopila Thermal Flux Meter

modelo HT-50 con una densidad máxima de flujo de

, un rango de temperatura de 425°F. a

1800°F y sensibilidad de 15-100 Btu/hr ft2 µV.

El sistema concreto-termopila fue aislado con

poliestireno expandido para reducir las pérdidas de calor y

para inducir el flujo de calor unidimensional.

B. Instalación de Sensores de Temperatura y Flujo Térmico

Los sensores de temperatura se instalaron en la parte

superior del material de prueba a caracterizar. En la parte

inferior del sistema se encuentran dos resistencias

conectadas en serie, estas resistencias forman la fuente de

calor para el sistema, sobre las resistencias se encuentra la

termopila con un sensor de temperatura. Todo el sistema se

encuentra aislado del medio con poliestireno.

En la figura 4 se observa el esquema del sistema

experimental con la termopila, el sensor de temperatura, la

fuente de calor formado por dos resistencias en serie,

aislado del medio con poliestireno.

C. Medición del Flujo de Calor

Para verificar la energía emitida por la fuente de calor se

midió la corriente y la tensión con dos multímetros de la

marca Fluke modelo 179. Se utilizó una fuente de voltaje

BK Precision modelo 1550.

Al conectar las resistencias a la fuente de tensión se

observó una caída de tensión de 1.781V. La caída de

tensión fue debido a las resistencias internas de los

instrumentos de medición. Así mismo la corriente obtenida

fue de 0.189A.

Las mediciones de la corriente y de la tensión sirvieron

para realizar el cálculo de la potencia mediante la ecuación

, obteniéndose un resultado de .



Fig. 4 Esquema del sistema experimental.

D. Diseño del Datalogger Basado en Arduino

Para el desarrollo de la tarjeta de adquisición de datos, se

diseñó una tarjeta en configuración shield que cuenta con

entradas analógicas y digitales. Una entrada analógica lee el

flujo de calor que es proporcionado por la termopila, su

salida es lineal y tiene una respuesta rápida a nivel de

segundos. Se acondicionó la señal de la termopila con un

amplificador (Instrumental Nanovoltio®), debido a que los

valores proporcionados por la termopila están en

microvoltios y la tarjeta Arduino no detecta voltajes

inferiores a los milivolts. Los valores proporcionados por la

termopila son negativos, por lo tanto para invertir la

polaridad de la señal se le agregó un amplificador inversor

que acondiciona la señal a valores positivos adecuados para

el sistema Arduino.

El shield cuenta con tres entradas digitales para las

lecturas de los sensores de temperatura. El sensor cuenta

con tres pines los cuales son GND, Vdd y DQ. Se utilizó la

configuración de fuente parásita del sensor de temperatura,

la cual consiste en conectar GND y Vdd al pin de tierra del

Arduino y el pin de datos a la entrada digital del Arduino y

al pin de 5V, poniendo entre ellos una resistencia de 4.7 kΩ

la cual permite obtener la energía directamente al bus 1-

wire a través del pin DQ.

El circuito eléctrico del inversor diseñado y agregado al

shield se observa en la figura 8, se muestran las terminales

de entrada y salida del amplificador configurado como un

amplificador inversor con ganancia de uno.

Fig. 8 Amp-Op Inversor

La Figura 9 muestra la configuración para dos sensores

digitales de temperatura modelo DS18B20 conectados en

una configuración de fuente parasita.

Fig. 9 Configuración para dos sensores DS18B20

La shield diseñada está formada por un amplificador

inversor de ganancia uno y un arreglo con una resistencia

de 4.7Kohm para conectar los sensores DS18B20.

Para el diseño del PCB del shield se utilizó el software

Eagle®, como se observa en la Figura 10.

Fig. 10 Diseño del PCB shield

E. Programación de LabView

Para el desarrollo del instrumento virtual se agregó en el

diagrama de bloque VISA Configure Serial Port VI cómo se

puede observar en la figura 11.

Fig. 11 VISA Configure Serial Port VI



El bloque de función mostrado en la figura 11 permite

sincronizar el computador con la tarjeta Arduino para las

posibles lecturas o escrituras, por lo cual es necesario crear

ciertas constantes, una de ellas, Visa Resource, permitirá

seleccionar el puerto con el que se desea establecer la

comunicación. Baud Rate nos servirá para la selección de la

velocidad que en este caso es de 9600 baudios, el data bits

es la cantidad de los bits que recibe por dato teniendo ya

configurado el bloque de Visa Serial Port, como se ilustra

en la figura 12.

Fig. 12 Configuración del VISA.

Configurado la entrada el bloque funcional visa, se buscó

la instrucción de ciclo While loop, que se encuentra en el

diagrama de bloques. En la sección de estructuras hay una

serie de structures como es For loop, Case structure entre

otras, como se muestra en la figura 13.

Fig. 13 Estructuras.

Ubicada la instrucción del ciclo While loop, se

seleccionó y en el diagrama de bloques se deslizó hasta

cubrir un área donde se puedan ubicar los demás bloques a

utilizar, figura 14.

Fig. 14 ciclo While loop.

Creado el ciclo while loop se insertó la instrucción Visa

write function y se añadió un módulo para configurar el uso

del puerto serial. La función Visa write function se situó

dentro del ciclo While loop. A la función anterior se le unió

un módulo rosa para manejo de datos de tipo string que se

empleará para el envío de cadenas de datos hacia Arduino,

como se muestra en la figura 15.

Fig. 15 Conexión de la función write.

Se agregó una función Visa bytes at serial port que tiene

la característica de leer los bytes que hay en el buffer del

puerto, mismos que estarán disponibles para ser leídos.

Posteriormente se agregó la función que estará realizando

las lecturas de los datos que la tarjeta Arduino esté

proporcionando, tales como las temperaturas y el flujo de

calor. Esta función está representada con un bloque llamado

Visa read function y se creó un control para seguidamente

ser convertido en un indicador con el nombre de Read

buffer que nos permite visualizar el resultado. Al final de la

escritura y fuera del ciclo While loop, se le agregó la

función Visa close function para cerrar la sesión de Visa,

cerrar el puerto para dejarlo libre. Ver figura 16.

Fig. 16 Configuración del read.



Los resultados no pudieron ser graficados como

indicador numérico debido a que los resultados estaban en

formato string. Debido a esto fue necesario agregar una

etapa más en la programación que consistió en un control

de extracción de cadenas llamado String subset function.

Esta función permitió extraer los valores enviados por

Arduino. Al extraer dichos valores del puerto serie (COM),

estos se en contraban en formato string, por lo que fue

necesario convertirlos a tipo numérico para su manipulación

matemática. Para este fin, se agregó un control que se

encarga de manipular la cadena de tipo string que se recibe

del puerto COM, extraer parte de ella en donde se ubique

algún dato de interés para su posterior conversión a número.

Para esto se define un control que permitirá asignar el punto

de inicio de la extracción de valores, posicionándose al

principio del dato a extraer e indicando el número de

caracteres de los que consta el dato, usando para ello otro

control numérico. Ver figura 17.

Fig. 17 String subset funtion

Dichos controles automáticamente generan medios

gráficos para la introducción de valores en la ventana

“Panel frontal” del programa LabVIEW (figura 18).

Fig. 18 controles para extracción de valores

Mediante este procedimiento se le dio formato a los

datos y se convirtió el valor de string a numérico. Para ello

se insertó la función Decimal string to number function,

como se muestra en la figura 19.

Fig. 19 String to number function

Teniendo los valores en formato numérico ya fue posible

utilizar gráficas para visualizar el comportamiento de las

variables. En el panel frontal se insertó una gráfica de tipo

Waveform chart, figura 20.

Fig. 20 Waveform chart y Diagrama de bloques con el Waveform chart Para el almacenamiento de datos se agregó en el

diagrama de bloques la función Write To Spreadsheet File

VI. Para su configuración fue necesario asignar la dirección

donde se va a generar un archivo de tipo .txt. En la figura

21 se observa esta descripción.

Fig. 21 Guardar datos en .txt

Para poder detener el instrumento se requiere pulsar el

botón de Stop que se encuentra en el panel frontal, figura

22. El botón detiene al instrumento virtual de forma segura,

liberando el puerto COM donde Arduino esté conectado.

Otra forma es utilizar el botón de abortar ejecución, pero no

es recomendable ya que podría provocar pérdida de

información y mantener al puerto serial COM bloqueado.

Se utiliza el abortar la ejecución únicamente cuando no se

puede detener de forma segura la ejecución de este

programa (llamado igual instrumento virtual, o VI), dichos

botones se encuentran ubicados en la barra de los botones

de LabVIEW como se observa en la figura 23.



Fig. 22 Iniciar conexión

Fig. 23 Control

F. Comunicación Arduino-LabView

Para realizar la comunicación se instalaron los

controladores de VISA (Instrument I/O Serial), VISA es un

estándar que permite realizar la comunicación entre

cualquier microcontrolador y una computadora, utilizando

un bus como comunicación. Instalado este software, se

dispone de un bloque de herramientas en el software

Labview. En la fig. 24 se puede ver los diferentes tipos de

funciones serial que cuenta LabVIEW, entre ellos se tienen

herramientas para lectura, escritura, inicializar, finalizar

comunicaciones, manejo de búferes, entre otras funciones.

Gracias a este bloque se logra la comunicación serial entre

Arduino y LabVIEW

Fig. 24 Panel Serial.

El bloque mostrado en la figura 25 es el bloque que

permite comunicaciones seriales.

Fig. 25 Bloque de configuraciones Serial.

G. Programación de Arduino

En la fig. 26 se muestra dos librerías <Onewire.h> y

<DallasTemperature.h>, utilizadas para realizar la

comunicación con LabVIEW, en la parte de abajo de la

declaración de las librerías, se declararon las variables que

posterior fueron utilizadas.

Fig. 26 Librerías y declaración de variables.

En el apartado del código donde se encuentra void

setup(), fue necesario inicializar la lectura de los sensores

con el Sensor.begin(), comando que inicia la librería para

las lecturas que los sensores proporcionan. La

configuración de la velocidad de comunicación y apertura

del puerto serial se estableció a 9600 baudios (bauds), en la

figura 27 se observan los comandos para inicializar el

puerto serial y la lectura de los sensores.

Fig. 27 Configuración de comunicación de baudios

En la sección void loop () del código, se llama a la

librería sensors.requestTemperatures() para activar los

comandos de lectura de los sensores de temperatura,

posteriormente se envió un dato al puerto serial con la

finalidad de visualizar si hay datos de lectura de sensores.

Finalmente se registran lecturas analógicas provenientes de

la termopila. El código implementado se aprecia en la

figura 28.



Fig. 28. Instrucciones del programa.

III. RESULTADOS

En la figura 29 se presenta el sketch desarrollado para la

adquisición de datos. Se observa el uso de las librerías de

Onewire.h y Dallastemperature.h necesarias para las

lecturas de los sensores de temperatura DS18B20 en la

tarjeta Arduino y su visualización en el software LabVIEW.

El programa está integrado por una entrada digital asignada

al Pin dos de la tarjeta Arduino y conectada al sensor de

temperatura antes mencionado, así mismo se utilizó una

entrada analógica A0 del Arduino para conectar la

termopila. Las lecturas se realizan cada segundo.

El sketch para la tarjeta Arduino está estructurado por

tres secciones. En la primera se importaron las librerías de

los sensores de temperatura, se definieron variables para las

lecturas analógicas. En la segunda sección, compuesta por

void setup(), se inicializa el puerto serial con la velocidad

de comunicación, se inicia la librería para leer los sensores,

y por último, en la tercera sección, void loop() se leen los

sensores y los valores son enviados al puerto serial.

Fig. 29 Código para lecturas de temperatura

En la tabla 1 se presentan algunos datos adquiridos con el

algoritmo desarrollado en IDE Arduino y dos sensores de

temperatura digítales de modelo DS18B20. Se observa que

los valores van incrementando conforme transcurría el

tiempo, se observa una diferencia entre la temperatura de

entrada y la de salida, esto debido a la constante de

conductividad del material utilizado y la termopila.

Tabla 1. Temperatura de entrada y temperatura de salida

Temp.

entrada Temp.

salida 26.648432 26.56767

8 27.613603 26.50769

2 28.398332 26.51275

9 28.925591 26.52900

8 29.150386 26.53672

5 29.374218 26.57711

8 29.667559 26.60475 29.755994 26.60172

9 29.927013 26.62464

1 30.035637 26.64325

5 30.134917 26.66650

6 30.27945 26.64595

4 30.38505 26.66151

9 30.474938 26.66281 30.528779 26.68008

1 30.585754 26.68894

1 30.718263 26.67987

5 30.714017 26.69228

4 30.816786 26.69402 30.865754 26.69846

4 30.949064 26.70714

1 31.01254 26.73718

4 31.071652 26.73145

8 31.130342 26.75469

6 31.179506 26.73811

3 31.2444 26.73803

9



Con el sketch desarrollado se observaron las

temperaturas superior e inferior del sistema medido con los

termómetros digitales DS18B20 y la tarjeta Arduino, así

mismo se pudo visualizar la temperatura a través en el

monitor serial del IDE de Arduino.

Los resultados obtenidos en las pruebas anteriores

muestran el buen desempeño de la tarjeta Arduino y de los

sensores digitales de temperatura. Se diseñó y se construyó

una tarjeta shield para la adquisición de datos apoyada en

Arduino. En la figura 30 se observa dicha tarjeta. Ésta

cuenta con un amplificador operacional configurado como

un inversor de ganancia 1 para la entrada analógica de la

termopila. Para la lectura de los sensores de temperatura se

dispuso de tres entradas conectadas en paralelo en una

entrada digital del propio Arduino.

Fig. 30 Shell del Arduino

En la figura 33 se observa el PCB desarrollado en el

software de Eagle la cual está integrado por tres resistencia

dos de 10 KΩ, 4.7 KΩ y por un amplificador operacional de

modo inversor que sirvió para normalizar los valores del

amplificador y poder ser leídos en Arduino.

Fig. 31 PCB del shell en Eagle

El panel frontal en LabVIEW que se muestra en la figura

32 presenta dos gráficas de tipo Waveform chart que

conforma el panel frontal del diseño. En un indicador

gráfico se graficaron las dos variables de temperatura y en

la segunda gráfica se visualizó el flujo de calor medido por

la termopila. Debajo de las gráficas se pueden observar dos

indicadores: el de los valores que son leídos de la tarjeta

Arduino y la del indicador que servirá para activar al

Arduino.

El panel frontal cuenta con un indicador constante

etiquetado como “Puerto COM” que permite visualizar el

puerto en el que nuestra tarjeta Arduino se encuentra

conectado. De esta forma se puede seleccionar el puerto

COM y establecer la conexión. Además cuenta con un

botón etiquetado con “Terminar conexión” que servirá para

finalizar el programa correctamente.

Fig. 32 Programación final en panel frontal de Labview

En la figura 33 se puede observar la interface gráfica

diseñada en LabVIEW conformada por dos diagramas y dos

Bundle function, que une las gráficas para visualizar el

resultado de dos señales en una solo gráfica. Cuenta con las

funciones de escribir y leer, un botón Elapsed time y uno de

tipo Path constant. Esta función está de color verde y es

donde se insertará la dirección donde se van a estar

almacenando los datos.

Fig. 33 Programación final en el diagrama de bloques



En pruebas piloto se obtuvieron gráficas del gradiente de

temperatura. En la fig. 34 se puede apreciar como la

temperatura de salida se desfasa con respeto a la

temperatura de entrada. Adicionalmente se pudo observar el

gradiente de temperatura a partir de la constante de

conductividad térmica de la termopila y del material de

prueba.

Fig. 34 Gráfica de inicio

IV. CONCLUSIONES

En este trabajo se realizó el diseño de un sistema

electrónico basado en Labview® y Arduino® para la

caracterización térmica de materiales sólidos, cuyo

desempeño resultó acorde con la capacidad de adquisición

de valores de los sensores de temperatura y una termopila,

como lo demuestran los resultados. Se obtuvo un módulo

electrónico en configuración shield montable en la tarjeta

Arduino. Este shield es el encargado de conectar los

sensores de temperatura y de hacer un acondicionamiento

de señal para la termopila. En la programación del software

LabVIEW se obtuvo una mejora en la visualización de más

de una variable en la misma gráfica de tipo Waveform chart

del instrumento virtual evitando las gráficas por separado.

Esto permite un mejor análisis del comportamiento del

sistema.

Se lograron los objetivos específicos establecidos al

inicio del proyecto. Se logró programar una tarjeta Arduino

UNO para la lectura de dos sensores de temperatura

DS18B20 y una termopila, así como la programación e

integración del software LabVIEW con la tarjeta electrónica

Arduino UNO para la adquisición y visualización gráfica de

las señales adquiridas. Se considera que el uso de la tarjeta

electrónica Arduino UNO está justificado dada su

capacidad de procesamiento y su costo. Las lecturas de

temperatura no requieren de dispositivos de adquisición de

datos dedicados dado que los tiempos para registrar las

variaciones de temperatura están sobradamente dentro del

rango de procesamiento de esta tarjeta. LabVIEW es un

software que por su sencillez de uso permite una rápida

implementación de interfaces de instrumentación virtual de

manera profesional, eficaz y precisa.

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Desarrollo preliminar de un sistema electrónico basado en