Construcción y automatización para la mejora de un mecano-calorímetro

Abstract

RESUMEN: La construcción y automatización del nuevo mecano-calorímetro, se dividió en dos partes: el diseño mecánico y el diseño eléctrico del dispositivo. El diseño mecánico, consistió en la mejora de su antecesor tomándolo como base, siendo un eje mecánico (mástil de madera) que es el soporte de todo el aparato. Para poder lograr el sistema adiabático, se cambió la estructura por una caja de aluminio interna, que permitirá aislar el sistema y amortiguar pérdidas de calor y con el fin de visualizar su interior se diseñó un capelo de acrílico transparente; por ultimo esta vez gracias al mástil el equipo estará en contacto con el suelo diferencia de su antecesor. Como segunda parte el diseño eléctrico se basó en las mediciones requeridas por medio de dispositivos electrónicos. Siendo el principal el microcontrolador Arduino Mega 2560, el cual será el responsable de controlar los circuitos del cuerpo eléctrico. Como parte del hardware lo primero consistió en lograr medir la temperatura del entorno de la muestra, para ellos se diseñó un sistema de ventilación y calefacción. El sistema de ventilación consiste en un ventilador por la parte superior interna del capelo, que tiene la función de extracción del aire caliente y regular la temperatura, por otro lado para lograr la temperatura deseada por encima de la temperatura ambiente, se instaló un sistema de calefacción de tipo pistola iniciado por relevadores automotrices, ambos extremos del sistema serán monitoreados por sensores de temperatura DHT22, colocados estratégicamente en la parte inferior y superior de la caja de aluminio. Para el monitoreo de la temperatura de la muestra se empleó un sensor de temperatura DS18820, el cual registra las mediciones durante toda la deformación. Y por último para la medición de la distancia de deformación lineal se colocaron por medio de un riel anexo a la caja de aluminio sensores de distancia GP2Y0A21YK0F, serán dos para evitar errores en la lectura infrarroja. Todo el cuerpo electrónico es programado por medio del software Arduino, dividiéndose el programa en tres partes igual que el cuerpo eléctrico: el control de la temperatura de entorno, control de la temperatura de la película y la medición de la distancia el cual arroja los datos obtenidos por todos los dispositivos que posteriormente se mandaron a una hoja de cálculo creada por medio de Matlab para poder graficar los resultados obtenidos. ABSTRACT: The construction and automationn of the new mechano-calorimeter is divided into two parts: the mechanical design and the electrical design of the device. The mechanical design consists of improving on its predecessoras a base, being a mechanical axle (wooden mast) that is the support of the entiere apparatus. To achieve an adiabatic system, the structure was changed to ann internal aluminum box, which allows the isolation of the system and reduces heat losses. In order to visualize its interior, a transparent acrylic bell-glass was added; finally, thanks to the mast, the equipment will be in contact with the floor, unlike its predecessor. As the second part, the electrical design was base don the measurements required by the electronic devices. The Arduino Mega 2560 microcontoller being the main device, wich will be responsable for controlling the circuits of the electric body. As part of the hardware, the first point consisted in being able to measure the temperatura of the atmosphere of the sample, for wich a system of ventilation and heating was designed. The ventilation system consists of a ventilator in the upper interior part of tha bell-glass, wich servers for extracting hot air and regulating the temperature. In order to reach the desired temperature above room temperature, aheatingsystem was installed, of the pistol type strategically in the upper and lower parts of the aluminum box. Finally, to measure the distance of linear deformation, distance sensors GP 2Y0A21YK0F Y werw placed by a rail attached to the aluminum box; there will be two to avoid errors in infrared readings. All or the electronic body is programmed by Arduino software, dividing the program into three parts like the electric body: control of ambient temperature, control of coating temperatura and measurement of distance, which will drive the data obtained by all the devices that will later be sent to a spreadsheet created by Matlab to graph the results obrained.