Aproximación de la ley de Torricelli con el método de Euler y un tanque de agua instrumentado con sensor ultrasónico
DOI:
https://doi.org/10.15332/iteckne.v18i1.2540Palabras clave:
Plataformas de cómputo, Aprendizaje y material, Aplicaciones y desarrollos de sensoresResumen
En este trabajo, se presenta el desarrollo de un sistema informático que posee como núcleo de procesamiento, una tarjeta basada en Arduino Nano, el cual colecta y procesa las señales de un sensor ultrasónico de bajo costo. El sistema informático permite monitorear la evolución en el tiempo, de la altura del agua dentro de un contenedor una vez que comienza a vaciarse a través de una perforación en el fondo del contenedor, revisitando así la ley de Torricelli con un enfoque tecnológico a través de un contenedor instrumentado por un sistema informático de procesamiento y captura de datos electrónico. En el trabajo de presentan los diagramas de conexión eléctrica para interconectar la tarjeta con microcontrolador y el sensor ultrasónico, así como también el código fuente utilizado durante para la adquisición y procesamiento de datos. Se realiza una comparativa de los resultados experimentales con los resultados que se obtienen al utilizar la solución analítica particular para el problema y con los resultados obtenidos de implementar el método de Euler en la obtención de una solución numérica aproximada. El sistema informático presentado puede modificado y adaptado con diversos fines académicos, educativos y de investigación en los diversos ámbitos de la ingeniería, sistemas computacionales y mecatrónica.
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Sears and Zemansky’s/ Hugh D. Young, Roger A. Freedman ; contributing author, A. Lewis Ford., University physics : with modern physics, 13th ed. Pearson, p.388, 2013.
Dennis G. Zill, A First Course in Differential Equations with Modeling Applications, 11th ed. Cengage Learning, p. 26, 2016.
Steven C. Chapra, Raymond P. Canale, Numerical Methods for Engineers, 5th ed. McGraw-Hill, Inc, p. 725, 2005.
Đ. HERCEG and D. HERCEG, “Arduino and Numerical Mathematics,” Inform. Educ., vol. 19, no. 2, pp. 239–256, 2020, doi: 10.15388/infedu.2020.12.
D. Guerra, A. Plaisted, and M. Smith, “A Bernoulli’s Law Lab in a Bottle,” Phys. Teach., vol. 43, no. 7, pp. 456–459, Sep. 2005, doi: 10.1119/1.2060646.
L. F. P. Gálvez, “Modelamiento Matemático para vaciado de Tanques,” Sci. Tech., vol. 22, no. 1, Art. no. 1, Mar. 2017, doi: 10.22517/23447214.9185.
H. G. R. Rotgé, A. I. O. Arias, and J. E. C. Hernández, “Flujo de agua en botellas como experimento,” Lat.-Am. J. Phys. Educ., vol. 5, no. 1, p. 24, 2011.
H. M. Aguilar, “Level sensor for hydrodynamics experiments,” Phys. Educ., vol. 43, no. 1, p. 46, Jan. 2008, doi: 10.1088/0031-9120/43/01/003.
K. Atkin, “Investigating the Torricelli law using a pressure sensor with the Arduino and MakerPlot,” Phys. Educ., vol. 53, no. 6, p. 065001, Aug. 2018, doi: 10.1088/1361-6552/aad680.
C. Román-Herrera, D. Loza-Matovelle, L. Segura, and R. Dabirian, “The construction of an open source based low cost turbidity sensor,” ITECKNE Vol 13 No 1 2016 17-22, Apr. 2016, doi: 10.15332/iteckne.v13i1.1431.
K. C. Ramos-Castañeda, J. J. Gil-Peláez, J. F. Panesso-Narváez, and R. Claros-Lamus, “Design of a measurement equipment of the unevenness in a railway line,” ITECKNE, vol. 12, no. 2, Art. no. 2, Nov. 2015, doi: 10.15332/iteckne.v12i2.1243.
V. P. Jiménez, A. R. Fonseca, and D. Amaya, “Diseño y construcción de un sensor capacitivo de nivel,” ITECKNE, vol. 7, no. 2, Art. no. 2, Dec. 2010, doi: 10.15332/iteckne.v7i2.288.
M. El-Abd, “A Review of Embedded Systems Education in the Arduino Age: Lessons Learned and Future Directions,” Int J Eng Pedagog, vol. 7, pp. 79–93, 2017.
S. L. Mohammed, A. Al-Naji, M. M. Farjo, and J. Chahl, “Highly Accurate Water Level Measurement System Using a Microcontroller and an Ultrasonic Sensor,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 518, p. 042025, Jun. 2019, doi: 10.1088/1757-899x/518/4/042025.
K. E. Supriya and K. R. R. lowast Nbsp, “IoT based real time water level monitoring using Texas instruments’ CC3200,” Indian J. Sci. Technol., vol. 13, no. 17, pp. 1720–1729, Jun. 2020, doi: 10.17485/IJST/v13i17.295.
C. J. Jeswin, B. Marimuthu, and K. Chithra, “Ultrasonic water level indicator and controller using AVR microcontroller,” in 2017 International Conference on Information Communication and Embedded Systems (ICICES), Feb. 2017, pp. 1–6, doi: 10.1109/ICICES.2017.8070773.
Erwin Kreyszig, Advanced Engineering Mathematics, 10th Edition. Wiley, pp. 16-17, 2011.
R. Santos and S. Santos, “18+ Arduino Projects,” p. 169.
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