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Medidor de Monxido de Carbono con MicrocontroladorJoel Coaguila Villanueva, Jorge Luis Chahuasoncco Papel,Kabul Lipa Huanca, Giancarlo Zegarra TorresEscuela Profesional de Ingeniera Electrnica, UNSA, PerDark_007@hotmail.com, jorgelc_15@hotmal.com,

luigiarturo15@hotmail.com, gizeto_89@hotmail.comAbstract. - El presente trabajo apunta a desarrollar un dispositivo que mida la concentracin de monxido de carbono, a fin de reducir el nmero de casos por intoxicacin que se presentan en la sociedad, causada por la contaminacin y la combustin diaria.

De manera que se garantice su finalidad, este sistema cuanta con una forma de alertar al usuario acerca del nivel de concentracin de CO, siendo estos: lectura en pantalla actualizada cada 1 segundo y alerta sonora. El lmite inferior es de 30 partes por milln (30ppm) y a partir de ese valor se siguen los alineamientos de deteccin de la norma internacional de seguridad UL2034, que establece los puntos especficos de activacin en funcin de la concentracin y del tiempo de exposicin.

El cerebro de este prototipo es un microcontrolador de 8 bits de gama alta, el cual procesa la informacin proporcionada por un sensor del tipo electroqumico por pulsos.Keywords. Sensor, CCS, USB, LAbViewI. INTRODUCCINEl monxido de carbono es un gas venenoso, inodoro e incoloro que se produce durante la ignicin de cualquier material combustible. Al inhalarlo se combina con la hemoglobina propicindose una disminucin en la capacidad de transporte de oxgeno de la misma, hacia los rganos del cuerpo; lo que genera una situacin que puede atentar contra la vida. Los sntomas del envenenamiento dependen tanto del estado de salud de las personas como del tiempo de exposicin al gas. En los hogares las fuentes ms comunes de CO son los electro-generadores, los calefactores, los hornos y los equipos de calefaccin. Dada la incapacidad del ser humano de percibir el aumento del nivel de este gas en su entorno, se recurren a los equipos electrnicos de deteccin.II. DESCRIPCINEl Sistema Medidor de Monxido de Carbono con Microcontrolador es un dispositivo electrnico capaz de medir concentraciones de CO muy bajas y realizar un anlisis en tiempo real de la situacin del ambiente, en que se encuentre instalado, mostrando en una pantalla LCD la concentracin de CO y la temperatura a la que se encuentra el ambiente.Cuando la concentracin llegue de CO llegue a 35 PPM se escucha un tono intermitente mediante un buzzer, a medida que la concentracin se va incrementando el tono suena con mayor frecuencia. Cuando llegue a 200PPM el tono suena continuamente.

El sistema adems cuenta con 3 funciones adicionales:

Funcin MAX HOLD que almacena y visualiza el nivel mximo de CO. Funcin NORMAL que visualiza la ltima muestra tomada.

Funcin AVERAGE que visualiza el promedio de muestras.

El dispositivo, cuenta con una interfaz con LabView, que tambin toma las medidas del sensor pero, con una mayor gestin de los datos, con mayores posibilidades en el manejo de los mismos.

La Figura 1 muestra el diagrama de bloques reducido del equipo.

Fig. 1 Diagrama de Bloques Simplificado

A. Medida del Monxido de Carbono

El sensado del monxido de carbono es realizado por un detector electroqumico de la firma FIGARO (TGS2442) [1] que es capaz de entregar voltajes en funcin del nivel de concentracin de CO. El principio de funcionamiento del sensor TGS2442 est basado en la sensibilidad de algn xido de metal para diferentes gases. Para el TGS2442, el dixido de estao SnO2 reacciona con las molculas de CO (en presencia de oxgeno O2) y deja electrones libres. Los electrones incrementan la conductividad y, por lo tanto determina un decremento en la resistencia interna.El sensor incluye un calentamiento que acelera la reaccin qumica y mantiene una adecuada temperatura dentro del encapsulado. La estructura bsica, el circuito de medicin y el diagrama de las seales de operacin [2] se muestran en la Figura 2

Fig. 2. Estructura bsica, circuito de medicin, diagrama de seales de operacinComo indica en la Figura 2 un ciclo de medida dura 1 segundo. El calentamiento requiere de un pulso de 986 ms de ancho a 5V. El sensado del elemento requiere de dos pulsos de 995 ms de ancho a 5V con frecuencia de 1Hz. Las seales digitales deben sincronizarse.El voltaje requerido para determinar la concentracin de CO, (V1 de la Fig. 2) se toma en la segunda mitad del nivel bajo del pulso RL1[3].La salida del sensor es tomada por un conversor analgico digital de 10 bits integrado en el microcontrolador PIC 18F4550. El valor tomado por el debe trabajarse de acuerdo a las frmulas presentes en la hoja de datos del sensor. La medida de la temperatura es obtenida de la respuesta del sensor LM35 de National el cual entrega 10mV/C [4]; tambin tomada por el ADC del PIC [5]. La medicin de la temperatura se realiza con fines de compensar la medida del la concentracin de CO por efectos del ambiente.

La concentracin final de CO final se muestra en una display LCD de 16x2 lneas, adems de la temperatura ambiente, y de las funciones con las que cuenta el dispositivo.

D. Cdigo del Programa del MicrocontroladorPara la programacin del PIC se emple el lenguaje C para microcontroladores [6], con el software CCS Compiler.

El

E. Interfaz con LabViewPara lograr el enlace a USB se utilizaron las funciones USB, incorporadas en el lenguaje C del programa CCS para PICS, dichas funciones estn preparadas para que el microcontrolador sea reconocido como un dispositivo personalizado usando los descriptores que incluye el mismo lenguaje, se estableci la cantidad de datos a 64 bytes (8 bits por byte) de envo y recepcin hacia la PC, en la PC se descarga el driver que nos proporciona Microchip en su pgina web.En la figura 3 se muestra la interfaz con el software LabView2011

El protocolo utilizado para el reconocimiento de USB fue el BULK, que permite trabajar ventajosamente paralelamente, recibir y enviar datos a la vez.

Fig. 3. Interfaz en LabView

F. Protocolo BULK

Este modo se utiliza para la transmisin de importantes cantidades de informacin. Como el tipo control, este enlace no tiene prdida de datos. Este tipo de transferencia es til cuando la razn de transferencia no es crtica como por ejemplo, el envi de un archivo a imprimir o la recepcin de datos desde un escner. En estas aplicaciones, la transferencia es rpida, pero puede espera si fuera necesario. Solo los dispositivos de media y alta velocidad utilizan este tipo de transferencia.

III. Conclusiones

La implementacin de un sensor tipo electroqumico reduce en amplia medida la cantidad de componentes necesarios en las etapas de manipulacin de la seal del sensor.El sensor TGS2442 puede funcionar decentemente con al menos una medida de voltaje de referencia y una adecuada calibracin. Cabe resaltar que son necesarios hasta 6 valores de voltaje para que el seor sea aprovechado y monitoreado al mximo de su capacidad, con unas detecciones de errores y auto calibracin especificadas en la hoja de datos del mismo.

De forma ms ambiciosa se podra aprovechar la capacidad de este prototipo para comunicarse con otros equipos a travs de la interfaz USB y as armar una red de monitoreo mediante la implementacin de una sola central a lo largo de la red, lo que podra significar una garanta de cobertura de gran cantidad de zonas, a un costo ms que conveniente.Este proyecto nos permiti aprender ms de otros programas como el LABVIEW y aprender a usar sus herramientas de programacin; ya que LABVIEW cuenta con las herramientas necesarias para controlar y analizar este proyecto y cualquier otro sistema.MENCIONES

Los autores agradecen la labor y empeo que ponen otros autores que comparten su informacin en internet, en forma de scripts, tutoriales, manuales, videos, etc.Referencias

[1] Datasheet sensor TGS 2442.[2] Datasheet Informacin del Producto del TGS 2442.

[3] Datasheet Procesamiento y Tcnicas de Calibracin del TGS2442

[4] Datasheet LM35

[5] Datasheet PIC18F4550[6] Eduardo Garca Breijo, Compilador C CCS y Simulador Proteus para Microcontroladores PIC, ALFAOMEGA. Itzapalapa, Mexico, 2008.

uC

PIC18F4550

SensorTemperatura

LM35

Sensor CO

TGS2442

Pulsadores

Pantalla LCD

Interfaz

LabView