Diseño de un prototipo electrónico de peso ligero para prospección eólica preliminar con un globo cautivo.
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Date
2021-08
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Publisher
Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC.
Abstract
El presente proyecto de titulación tiene como objetivo, el diseño de un prototipo electrónico de peso ligero para prospección eólica preliminar con un globo cautivo, para lograr un aprovechamiento del recurso eólico. Como inicio para el diseño del prototipo se consideró las características del viento, la selección de los sensores para la velocidad, dirección, temperatura, humedad relativa, altura sobre el nivel del mar y presión atmosférica. Una de las características que presenta este proyecto es el almacenamiento de datos en un dispositivo extraíble, el mismo que genera diversos archivos txt. Su construcción en material PLA (ácido poliláctico), fundido a 190 °C en una impresora 3D, para el diseño de un armazón que transporte la placa electrónica, al elevar el dispositivo desde la superficie terrestre con un globo meteorológico lleno de 3m³ de gas helio que levanta una fuerza máxima de 49 [N]. Adicionalmente una transmisión inalámbrica para la verificación de variables del potencial eólico y una comunicación I2C para la disminución de puertos requeridos en el microcontrolador, adicionalmente una conexión RS232 para medir la velocidad mediante un motor de 5 VDC, sus herramientas computacionales de diseño mecánico y electrónico donde se simulo mediante software el comportamiento de cada uno de los dispositivos, por medio de una red Maestro-Esclavo y posterior análisis con software para la interpretación de prospección eólica con tablas, gráficos estadísticos representados con una rosa de los vientos que indica la velocidad y dirección predominante del viento del sur hacia el este, con una frecuencia de 0,5-2,10 m/s y un porcentaje de error total en la medición del dispositivo de 10,30 %, por la diferencia de alturas entre el dispositivo frente a la estación meteorológica.
Description
This research aims to design a lightweight electronic prototype for a preliminary wind survey with a captive balloon, which allows the interpretation of speed profiles. For the design of the prototype, the characteristics of the wind, the selection of sensors for speed, direction, temperature, relative humidity, height above sea level, and atmospheric pressure were considered. One feature that this project presents is data storage on a removable device. Its construction in PLA (polylactic acid) material, melted at 190 ° C in a 3D printer, for the design of a frame that carries the electronic board, by lifting the device from the earth's surface with a meteorological balloon filled with 3m³ of helium gas which lifts a maximum force of 49 [N]. A wireless transmission will be used to verify the variables of the wind potential and an I2C communication to decrease the required ports in the microcontroller, an RS232 connection to measure the wind speed utilizing a direct current motor. The computational mechanical and electronic design tools allow simulation using software to analyze the behavior of each of the devices, through a master-slave network that enables the interpretation of wind survey with statistical tables to be interpreted with software, which will be represented with a compass rose that indicates the predominant wind speed and direction from the south to the east, with a recorded frequency of 0.5 to 2.10 m / s and a total measurement error percentage of 10.30% in the results obtained due to the height difference between the prototype and the meteorological station.
Keywords
VIENTO, DISPOSITIVO, ELECTRÓNICA, MECÁNICA
Citation
Vásquez Castellanos Wilson Aníbal, Otavalo Vargas Sergio Sebastián (2021), Diseño de un prototipo electrónico de peso ligero para prospección eólica preliminar con un globo cautivo. UTC. Latacunga. 86 p.