Implementación de dos prototipos de transmisores digitales de temperatura y presión utilizando sensores de grafeno : diseño y construcción del transmisor de presión.

Abstract

El presente proyecto tiene como objetivo diseñar e implementar un transmisor digital de presión utilizando un sensor de grafeno, el cual destaca por su alta sensibilidad y precisión en la medición de variaciones de presión. Para lograr una señal de salida adecuada para aplicaciones industriales, es necesario acondicionar y normalizar la señal del sensor mediante un circuito basado en amplificadores operacionales. Este circuito permitirá obtener una señal de corriente estandarizada en el rango de 4 [mA] a 20 [mA], ampliamente utilizada en sistemas de automatización y control en la industria debido a su resistencia a interferencias electromagnéticas y su capacidad de transmitir señales a largas distancias sin degradación significativa. Además, el sistema contará con un microcontrolador programado para procesar la información adquirida del sensor y realizar los cálculos necesarios para la conversión de la señal de presión. Para proporcionar una visualización clara y accesible de los datos, se integrará una pantalla LCD en la que se mostrarán en tiempo real tanto la corriente generada como la presión registrada por el sensor. El trabajo se organiza en siete capítulos, distribuidos de la siguiente manera: • Capítulo 1: Se describe el componente desarrollado, los objetivos generales y específicos, el alcance del proyecto y la información teórica relevante para su desarrollo. • Capítulo 2: Se detalla la metodología empleada para alcanzar cada uno de los objetivos planteados de manera eficiente. • Capítulo 3: Se presentan los resultados obtenidos en las pruebas experimentales realizadas al sensor y al circuito de acondicionamiento. • Capítulo 4: Se exponen las conclusiones extraídas a partir del desarrollo del proyecto y la interpretación de los resultados obtenidos. • Capítulo 5: Se brindan recomendaciones para futuras mejoras y optimización del sistema diseñado. • Capítulo 6: Se incluyen las referencias bibliográficas utilizadas para fundamentar teórica y técnicamente el proyecto. • Capítulo 7: Se anexan documentos y datos complementarios que pueden ser de utilidad para una mejor comprensión del trabajo realizado. Con este proyecto, se busca desarrollar una solución innovadora y eficiente para la medición de presión, combinando tecnologías avanzadas como sensores de grafeno y sistemas de transmisión de señal normalizada, con aplicaciones potenciales en diversos sectores industriales.The objective of this project is to design and implement a digital pressure transmitter using a graphene sensor, which stands out for its high sensitivity and accuracy in measuring pressure variations. To achieve a suitable output signal for industrial applications, it is necessary to condition and normalize the sensor signal through a circuit based on operational amplifiers. This circuit will allow obtaining a standardized current signal in the range of 4 [mA] to 20 [mA], which is widely used in industrial automation and control systems due to its resistance to electromagnetic interference and its ability to transmit signals over long distances without significant degradation. Additionally, the system will include a microcontroller programmed to process the data acquired from the sensor and perform the necessary calculations for pressure signal conversion. To provide a clear and accessible visualization of the data, an LCD screen will be integrated to display both the generated current and the pressure recorded by the sensor in real-time. The project is organized into seven chapters, distributed as follows: • Chapter 1: Describes the developed component, general and specific objectives, project scope, and relevant theoretical information necessary for its development. • Chapter 2: Details the methodology used to efficiently achieve each of the stated objectives. • Chapter 3: Presents the results obtained from the experimental tests conducted on the sensor and the signal conditioning circuit. • Chapter 4: Outlines the conclusions drawn from the project's development and the interpretation of the obtained results. • Chapter 5: Provides recommendations for future improvements and optimization of the designed system. • Chapter 6: Includes the bibliographic references used to theoretically and technically support the project. • Chapter 7: Contains annexes with additional documents and data that may be useful for a better understanding of the work conducted. With this project, the aim is to develop an innovative and efficient solution for pressure measurement, combining advanced technologies such as graphene sensors and standardized signal transmission systems, with potential applications in various industrial sectors