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Justificación Diseño electrónico Software setup
Resumen
Se presenta una nueva interfase, basada en Arduino, para leer la fuerza electromotriz (fem) de detectores potenciométricos. La interfase está completamente diseñada con la filosofía del código abierto y toda la documentación es accesible en la web. El trabajo incluye el diseño electrónico, el firmware cargado en Arduino y la interfaz gráfica de usuario (GUI) programada en Java para registrar los datos desde un ordenador (PC o Mac). Se ha usado una membrana activa, basada en PVC, dopada con dodecilsulfato de cetiltrimetilamonio para comprobar el funcionamiento del detector midiendo una curva de calibración.
Descripción
El diseño electrónico está basado en un microcontrolador de código abierto ArduinoTM Uno. La PCB del Arduino incluye puertos de entrada/salida digitales, entradas analógicas, temporizadores, puertos de comunicación USB y más. Este equipo básico se completa con un amplificador de instrumentación de ganancia programable y un par de filtros electrónicos seleccionables. La electrónica añadida debe ser alimentada con potenciales simétricos que se generan a partir de la conexión VIN del Arduino, conectada internamente a la alimentación no regulada de +5VDC, mediante dos reguladores conmutados. Toda esta circuitería está montada en una placa escudo cuyo diagrama de bloques se muestra en la figura:
Todos estos componentes están incluidos en una única PCB, el escudo Open ISEmeter. Esta PCB se ha diseñado utilizando la versión gratuita del popular programa CAD-CAM de CadSoft llamado EAGLE PCB Design Software Lite Edition. Este software se ha usado para crear la documentación mostrada en la figura:
Para configurar el detector y recibir los datos medidos, se ha diseñado una app cuya interfaz gráfica se muestra en la siguiente figura:
El panel de control (a la izquierda de la ventana) contiene los siguientes elementos: un botón Start/Stop para iniciar o detener la adquisición de datos; un botón Copy para volcar los datos recogidos al portapapeles del OS como texto, estos datos pueden ser pegados a cualquier app de procesado de datos; una lista desplegable para fijar el fondo de escala del voltaje que puede leerse y la ganancia del amplificador diferencial; una lista desplegable para elegir la configuración de los filtros; un par de ventanas de texto para mostrar el tiempo y el voltaje del último dato registrado o la posición del cursor cuando éste se mueve sobre la gráfica; y finalmente una lista desplegable para elegir cual es el puerto de comunicaciones donde está conectado el Arduino.
Conclusión
En este proyecto se ha diseñado, fabricado y evaluado una interfase para registrar dinámicamente los datos de fem de un detector potenciométrico, aplicando la filosofía del código abierto. Todas las herramientas utilizadas para diseñar y crear el código necesario son gratuitas y, en la mayoría de los casos de código abierto. Por lo tanto, el único coste de la interfase es el hardware electrónico, con un coste total de 75 US$, muy por debajo del coste de cualquier potenciómetro comercial de características similares.
Open ISEmeter
Vídeo Demostrativo
El vídeo a continuación muestra cómo puede monitorizarse el potencial obtenido de una fuente de alimentación con un Arduino y una app Java. El valor del potencial es leído y representado en la gráfica tres veces por segundo.
