1. Proyecto Final. Estacionamiento Automatizado.
1.1.
Introducción.
En el contexto de la
creciente demanda y la gestión eficiente de los espacios urbanos, la innovación
en la automatización de servicios es esencial. Este proyecto propone una
solución inteligente para la administración de estacionamientos, destacando la
implementación de un sistema de estacionamiento automatizado diseñado para
abordar la eficiencia y la seguridad.
Este proyecto se
enfoca en el desarrollo de un estacionamiento automatizado con capacidad para
dos vehículos, utilizando tecnologías avanzadas para mejorar la experiencia del
usuario y optimizar la gestión de los espacios de estacionamiento. El sistema se
integra con un conjunto de componentes clave, incluyendo tres sensores de
presencia, un botón, un motor para la entrega de tickets, un servomotor para
controlar la pluma del estacionamiento y una pantalla de cristal líquido.
1.2. Marco Teórico.
Antes de adentrarnos en el proyecto, debemos de conocer los siguientes conceptos y dispositivos, de esta manera se reforzarán los conocimientos para poder entender de forma correcta el funcionamiento del proyecto.
El primer dispositivo es una pantalla de cristal líquido nombrada por sus siglas en
inglés Liquid Crystal Display (LCD), que se utiliza para ver imágenes fijas y en
movimiento. Formada por gran cantidad de píxeles que consisten en moléculas de
cristal líquido contenidas entre dos conjuntos de electrodos transparentes.
Un detector de presencia es un dispositivo electrónico equipado
con sensores capaces de detectar cualquier movimiento en el área en la que está
instalado. La finalidad es activar un sistema de iluminación, de climatización
o ventilación o de vigilancia.
Un servomotor es un dispositivo similar a un motor de corriente
continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su
rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición. El servomotor es un
motor eléctrico que lleva incorporado un sistema de regulación que puede ser
controlado tanto en velocidad como en posición.
Un botón o pulsador es un dispositivo utilizado para
realizar cierta función. Los botones son de diversas formas y tamaños y se
encuentran en todo tipo de dispositivos, aunque principalmente en aparatos
eléctricos y electrónicos.
LABVIEW "Laboratory Virtual Instrument
Engineering Workbench", es un entorno de desarrollo y diseño de sistemas
para la creación de aplicaciones de medición, control y adquisición de datos.
Fue desarrollado por National Instruments.
LabVIEW utiliza un lenguaje de programación gráfico, en el que los
programadores ensamblan bloques de código llamados "iconos" y
"diagramas", conectándolos visualmente para crear programas. Este
enfoque gráfico hace que sea fácil para los ingenieros y científicos
desarrollar sistemas de prueba, control y medición sin necesidad de
programación intensiva.
La plataforma es ampliamente utilizada en entornos de laboratorio,
investigación, y en la industria para el diseño y control de sistemas de
instrumentación, automatización y adquisición de datos. LabVIEW es conocido por
su flexibilidad y versatilidad en la integración de hardware y software para
una variedad de aplicaciones en campos como la electrónica, la ingeniería
biomédica, la física, entre otros.
MAKERHUB National
Instruments MakerHub era una iniciativa de National Instruments (ahora conocida
como NI) que buscaba proporcionar recursos y herramientas para la comunidad de
fabricantes (makers). La idea era facilitar la integración de la plataforma
LabVIEW con hardware y software utilizados por fabricantes y entusiastas del
bricolaje.
MakerHub ofrecía soporte para una variedad de placas y plataformas
populares en el mundo del "hazlo tú mismo", como Arduino y Raspberry
Pi. Proporcionaba ejemplos de código, tutoriales y recursos para ayudar a los
fabricantes a utilizar LabVIEW en sus proyectos y experimentos.
LINX es una plataforma
y biblioteca de software desarrollada por National Instruments que facilita la
comunicación entre LabVIEW (un entorno de desarrollo de sistemas) y placas de
desarrollo populares utilizadas en proyectos de hardware. LINX se ha diseñado específicamente
para trabajar con placas como Arduino, Raspberry Pi y BeagleBone Black.
La idea detrás de LINX es simplificar la integración de LabVIEW con
hardware de código abierto y placas de desarrollo, permitiendo a los usuarios
de LabVIEW utilizar estas plataformas en sus proyectos. LINX proporciona una
interfaz sencilla para la comunicación entre LabVIEW y el hardware mencionado,
permitiendo a los usuarios aprovechar las capacidades de LabVIEW para la
adquisición de datos, el control y la automatización en sus proyectos de
hardware.
Al utilizar LINX, los usuarios pueden aprovechar la facilidad de
programación gráfica de LabVIEW junto con la flexibilidad y versatilidad de las
plataformas de hardware de código abierto para crear soluciones completas en el
ámbito de la instrumentación y el control.
Arduino UNO es una
placa basada en el microcontrolador ATmega328P. Tiene 14 pines de
entrada/salida digital (de los cuales 6 pueden ser usando con PWM), 6 entradas
analógicas, un cristal de 16Mhz, conexión USB, conector jack de alimentación,
terminales para conexión ICSP y un botón de reseteo. Tiene toda la electrónica
necesaria para que el microcontrolador opere, simplemente hay que conectarlo a
la energía por el puerto USB ó con un transformador AC-DC
La conexión serial es un tipo de comunicación de datos en la que
la información se transmite secuencialmente, es decir, bit por bit, a través de
un solo canal de comunicación. Este método de transmisión es utilizado para
conectar dispositivos electrónicos, como ordenadores, microcontroladores,
módulos de sensores, impresoras y otros periféricos.
En una conexión serial, la información se envía en serie a lo largo de
un solo cable que contiene un par de hilos de datos (uno para transmitir y otro
para recibir), así como hilos adicionales para la transmisión de energía y la
referencia a tierra. La transmisión se realiza utilizando niveles de voltaje
que representan los bits individuales de datos.
Existen diferentes estándares y configuraciones para las conexiones
seriales, como RS-232, RS-485 y UART (Universal Asynchronous
Receiver/Transmitter). RS-232 es un estándar común utilizado para la conexión
serial entre dispositivos, mientras que UART es un hardware o protocolo que
facilita la implementación de la comunicación serial.
La conexión serial puede ser tanto síncrona como asíncrona. En la
comunicación síncrona, se utiliza un reloj compartido entre el transmisor y el
receptor para sincronizar la transmisión de datos. En la comunicación
asíncrona, cada byte de datos incluye bits de inicio y parada para indicar el
inicio y el final del byte, y no se comparte un reloj global.
1.3.
Desarrollo.
El proceso del proyecto comienza cuando un
usuario acciona el botón, lo que inicia el motor para la entrega de tickets.
Este ticket es esencial para la identificación y el seguimiento del vehículo
durante su estancia en el estacionamiento automatizado. Al recoger el ticket,
el usuario activa un servomotor que actúa como la pluma del estacionamiento,
permitiendo o denegando el acceso al lugar asignado. La pluma cierra unos
segundos después de que un sensor de entrada deje de detectar la presencia del
auto.
Un componente fundamental del sistema es la
pantalla LCD, que proporciona información en tiempo real sobre la
disponibilidad de los lugares de estacionamiento. Si un vehículo ocupa uno de
los lugares, el sensor de presencia correspondiente detectará la presencia del
automóvil y actualizará la pantalla, indicando que ese lugar ya no está
disponible.
1.3.1.
Implementación Física.
Para armar el circuito se realizaron varias partes, lo principal fue decidir concretamente qué dispositivos utilizar en el proyecto, lo que se decidió fue implementar 3 sensores de presencia, uno de ellos fue un detector infrarrojo, dos de ellos fueron finales de carrera o también llamados Limit Switch, también se implementó un botón, estos dispositivos controlaban un servomotor y una pantalla LCD.
Finalmente llegamos a un primer circuito físico, el cual nos ayudó a realizar las primeras pruebas de los programas de arduino para el correcto funcionamiento de todos los dispositivos y comenzar a realizar su funcionamiento final.
1.3.2.
Programación
de Tarjeta Arduino UNO.
La programación de la tarjeta Arduino UNO fue de sencilla conexión, ya que se cuenta con una interfaz desarrollada por la misma compañía, para las pruebas y el prototipado rápido se programó poco a poco probando parte por parte para comprobar el funcionamiento correcto del código.
Finalmente paso a paso se fue construyendo el programa y se realizó un primer funcionamiento correcto
1.3.3.
Programación y conexión a LabView.
Fue toda una travesía para poder realizar las conexiones de LabView con Arduino, ya que se debe de instalar la librería LINX que permite realizar la conexión de LabView con cualquier placa de Arduino, debido a que no es una librería realizada por los desarrolladores contiene diferentes tipos de inconvenientes, en donde el principal es que para poder probar el circuito es necesario conectar y desconectar cada vez que se sube un nuevo programa o se termina la tarea completa de un programa.
El siguiente inconveniente fueron los tiempos de muestreo, ya que tenía diversos delays o retardos que afectaba a las conexiones de la comunicación de los datos para poder realizar las acciones de la LCD y del servomotor correctamente.
1.3.4. Construcción de la maqueta.
1.3.5. Resultados.
1.4.
Conclusiones.
En conclusión, Se realizó satisfactoriamente un
sistema de estacionamiento automatizado, se logró la conexión eficiente del
software LabVIEW con una placa Arduino UNO mediante la comunicación serial de
los puertos de una computadora, dentro del programa se construyó un código que realiza
el monitoreo de tres sensores de presencia y un botón, en donde se controla el
posicionamiento de un servomotor a 0 y 90 grados, un motor de entrega de
tickets y una pantalla de cristal líquido, de forma física se implementaron los
sensores y actuadores en una pequeña maqueta práctica y funcional para hacer
didáctica la demostración del funcionamiento a tamaño escala, este proyecto
ayuda al perfil del estudiante implementando los conocimientos de
automatización, uso y aplicación de control de software LabVIEW, uso de IDE de
Arduino, comunicación digital mediante protocolo serial, monitoreo de señales,
implementación de HMI’s y la ergonomía del usuario.
1.5.
Bibliografía.
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detectores de gas y cómo se utilizan en diversas industrias?” MRU Instruments -
Analizadores de emisiones. Accedido el 3 de diciembre de 2023. [En línea].
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MakerHub]”. Hobbyist Toolkit - NI Community. Accedido el 3 de diciembre de
2023. [En línea]. Disponible:
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