Autores: Tomas Ramos, Miguel Arellano, Hermes Rondón, Armando Speranza Centro de Ingeniería Eléctrica y Sistemas (CIES). FIIIDT.
Haciendo algo de historia, desde el año de 1998, el llamado Instituto Geográfico de Venezuela “Simón Bolívar” tenía un conjunto de inquietudes ya que no contaban para el momento ni con infraestructura de nueva generación ni información confiable y precisa para comparar los valores que sus equipos suministraban en el área del comportamiento de las mareas y correlacionando con las variables ambientales para el estudio de los efectos de los fenómenos del tipo natural.
Para realizar este tipo de interpolación entre variables meteorológicas y comportamiento de las mareas se contaba para el momento con equipos de registro en tiempo real (Data loggers) que se incorporaban en las estaciones meteorológicas.
Para esa época el instituto de ingeniería adquiere un sensor de presión y profundidad Oceanográfica modelo SBE-50 suministrado por la empresa SEA BIRD ELECTRONIC con el fin de realizar un levantamiento de información para poder realizar una copia de dicho dispositivo, principio básico a la hora de realizar una ingeniería inversa.
DESCRIPCION DEL SENSOR SBE-50
El dispositivo SBE-50 o sensor de presión oceanográfico está conformado por un dispositivo que mide la presión relativa a través de una galga extensiométrica en un rango o escala que oscila entre los 20 y los 7.000 decibars.
Adicionalmente en este dispositivo se incorpora una tarjeta de adquisición de datos en donde se ingresa los valores analógicos de la galga extensiométrica para seguidamente transmitirla en forma serial con un protocolo de comunicación RS-232.
Ahora desde el mismo momento que se energiza el sensor SBE-50 y se conecta el cable de comunicación vía serial a un puerto de una PC o en su defecto vía USB al mismo equipo con su respectivo conversor, el canal de comunicación entre los 2 equipos queda activo, solicitando por comandos toda la información que el sensor SBE-50 emite al dispositivo receptor para su procesamiento. La empresa SEA-BIRD ELECTRONIC envía aparte del sensor SBE-50 y el cable de interconexión serial, el software para interconectar dichos equipos y el procesamiento de la data emitida.
La empresa SEA-BIRD suministra para la adquisición y procesamiento de los datos adquiridos de cualquier sensor de los construidos y desarrollados por la institución en el área oceanográfica una gama de software para realizar cualquier funcionalidad antes mencionadas. Para el caso de la interconexión vía serial entre los dispositivos de la empresa SEA-BIRD y cualquier equipo de conexión vía serial la institución desarrollo una interfaz llamada SeaTerm y para el caso del procesamiento de los datos adquiridos e impresión de los mismos se desarrolló Seasoft for Waves y el SBE Data Processing,
Para el caso de software de conexión (SeaTerm) entre el sensor de presión SBE-50 y la computadora o PC, con una velocidad de transmisión de 9600 baudios, para 8 bits de transmisión, paridad no existente y con un protocolo RS-232 (Full Duplex), se obtiene el siguiente mensaje desde el mismo momento que se energiza el dispositivo de medición de presión esperando los comandos para obtener la información deseada:
SBE 50 V 1.0b SERIAL NO. 0011
Number of scans to average = 1
Start sampling on power up = no
COMANDOS DE COMUNICACIÓN DEL SBE-50
Los comandos que se utilizan para interconectar el sensor SBE-50 con el computador para obtener toda la información emitida por el dispositivo oceanográfico son los siguientes:
- Baud=x: se configura la velocidad de trasmisión de datos (600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 y 38400). Por defecto se configura a 9600 baudios.
- Ts: se obtiene en tiempo real el último dato adquirido.
- Start: se obtiene todos los datos en forma continua si el AutoRun=N.
- Stop: se detiene todos los datos en forma continua si el AutoRun=Y.
- OutputFormat=x: configura el formato de salida de la data generada en el sensor de presión SBE-50.
- OutputFormat=0: datos de presión no procesados del conversor análogo digital (A/D) y tensión de salida del transductor.
- OutputFormat=1: presión en psia.
- OutputFormat=2: presión en decibars.
- OutputFormat=3: profundidad en metros del agua salada.
- OutputFormat=4: profundidad en pies del agua salada.
- OutputFormat=5: profundidad en metros del agua dulce.
- OutputFormat=6: profundidad en pies del agua dulce.
- OutputFormat=7: presión en decibars y números de muestras en formato hexadecimal.
- Decimals=x: se configura los números de dígitos de salida que se encuentran al lado derecho del punto decimal. Ejemplo:
- OutputFormat=1 and Decimals=2
- (291,62)
- OutputFormat=3 and Decimals=1
- (189,3)
- OutputFormat=1 and Decimals=2
- Dcal: visualiza todos los coeficientes necesarios para obtener el valor tanto de presión como de profundidad. Ejemplo:
CARACTERÍSTICAS DEL DISPOSITIVO SBE-50
El sensor SBE-50 utilizado para aplicaciones oceanográficas, específicamente para medir presión relativa y profundidad presenta las siguientes características estructurales y funcionales:
- El SBE-50 tiene un rango de medición de profundidad a máxima escala de 20 a 7000 metros.
- Una resolución del 0,002 % a máxima escala con un conversor A/D de 16 bits.
- Una tensión de entrada que oscila entre los 8 a 30 voltios en corriente continua.
- Una potencia que oscila entre 408 y los 630 vatios:
| Tensión de entrada (voltios) | Corriente disipada (miliamperios) | Potencia disipada (vatios) |
| 8 | 51 | 408 |
| 10 | 43 | 430 |
| 15 | 29 | 435 |
| 20 | 22 | 440 |
| 25 | 19 | 475 |
| 30 | 21 | 630 |
- Un recubrimiento o encapsulado de titanio para un nivel de presión máximo a una profundidad de 7000 metros.
- Un peso en el aire de 0,7 Kg (1,5 libras) y en el agua de 0,4 Kg (0,9 libras)
DESARROLLO DE UNA INTERFAZ GRÁFICA BASADA EN INSTRUMENTACIÒN VIRTUAL PARA INTERCONECTAR AL EQUIPO Y CREAR REGISTRO DE DATOS EN TIEMPO REAL
Con toda esta información obtenida del sensor SBE-50, el instituto de ingeniería desarrolla una interfaz gráfica basada en instrumentación virtual para interconectar una computadora con el dispositivo antes mencionado. Para diseñar esta interfaz gráfica basada en instrumentación virtual se escoge la plataforma estructural Labview desarrollada por National Instruments para el control operativo de todo proceso. Teniendo toda la información de los comandos necesarios para obtener los datos que genera el sensor SBE-50, es cuando se desarrolla los módulos de programación en Labview de la siguiente forma:
- Primero se configura el puerto serial con la velocidad de transmisión y los parámetros de configuración adecuados.
- Seguidamente al quedar el canal de comunicación activo entre el sensor de presión SBE-50 y el computador es cuando se envía como un string de datos los comandos de configuración de programación del dispositivo antes mencionado.
- Luego se envía el string de arranque del equipo (start) y los datos obtenidos se coloca en un archivo Excel, Word o html para procesarlos e imprimirlos o crear herramientas web que cualquier usuario pueda obtener o en su defecto en forma remota tener el control operativo de los comandos de programación del propio dispositivo,
CONCLUSIONES
Lo importante que este proyecto desarrollado por la Fundación Instituto de Ingeniería (FIIIDT) en donde se caracteriza el comportamiento del sensor de presión SBE-50, para poder realizar la ingeniería inversa tanto del dispositivo como el software de comunicación y procesamiento como adquisición de datos para finalmente realizar una reingeniería y desarrollar una interfaz gráfica que permita optimizar todas las funciones que el equipo genera.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Fecha de búsqueda: 15 de septiembre del 2020
Fecha de búsqueda: 15 de septiembre del 2020
(3) Informes técnicos y reportes de laboratorio del Centro de Ingeniería Eléctrica y Sistemas (CIES). Fundación Instituto de Ingeniería (FIIIDT)
Contactos: tomasenriqueramosmesa@gmail.com