Sistema basado en web para la realización de prácticas de laboratorio a distancia

El control digital aplicado a circuitos electrónicos ha experimentado una gran evolución en las últimas décadas. El diseño de un circuito electrónico se puede dividir en dos etapas claramente diferenciadas. Por una parte, se debe diseñar el propio circuito electrónico (también llamado planta) a controlar, junto al sensado en el caso de implementaciones en lazo cerrado, y por otra parte debe realizarse un regulador que controle dicho circuito. Con la intención de aislar las posibles fuentes de error es recomendable separar las dos etapas y poder realizar un regulador comprobando su funcionamiento con una planta previamente construida y, posteriormente, realizar el nuevo diseño real de la planta. En la asignatura Sistemas de Control (3er curso del Grado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación) las prácticas del laboratorio están basadas en la implementación de un sistema de control digital. Este Trabajo Fin de Grado implementa un laboratorio remoto donde se provee al alumno un circuito electrónico analógico conectado a un dispositivo reprogramable (Field Programmable Gate Array) donde los alumnos podrán implementar y probar su regulador digital. El sistema basado en web establecerá la comunicación entre alumno y FPGA utilizando un servidor web conectado a una FPGA, a través de un puerto serie específicamente configurado para la transmisión y recepción de datos entre ambos, mediante una conversión USB-UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). A su vez, permitirá la lectura del voltaje de la planta (variable que se desea controlar) y la asignación de los datos al controlador sintetizado en la FPGA de manera telemática, pero con el mismo resultado que si esa asignación se realizase manualmente en el laboratorio. Para la visualización del resultado se ha integrado un osciloscopio conectado vía LAN al ordenador que actúa de servidor web, monitorizando mediante una sonda la planta del sistema. El resultado podrá ser visualizado en la interfaz web por los alumnos tras ser autenticados y autorizados para el uso de la aplicación por un tiempo limitado mediante un sistema de reservas y usuarios gestionado por una base de datos.Digital control applied to electronic circuits has greatly evolved in the last decades. The design of an electronic circuit can be clearly split in two different stages. On the one hand, the electronic circuit to be controlled (also called plant) must be designed along with the sensing process in case of closed loop implementations. On the other hand, a regulator must be designed to control this circuit. In order to isolate potential error sources it is recommended to split both stages and develop a regulator checking its behavior with a plant which has been previously built and thereafter develop a new real design of the plant. In Control Systems course of the 3rd year of the Degree in Telecommunication Technology and Service Engineering, the laboratory practices consist on the implementation of a digital control system for an electronic circuit. This project develops a remote laboratory for the students, where an analog electronic circuit is connected to a reprogrammable device (Field Programmable Gate Array) allowing the students testing and implementing their digital regulators. The web-based system will establish communication between the student and FPGA using a web server connected to a FPGA through a serial port specifically configured for data transmission and reception between them, using an USB-UART converter (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). At the same time, this approach will let reading access to the voltage plant (variable that we want to control) and data assignment to the controller synthesized on the FPGA telematically but with same result as this assignment would be made it manually in the laboratory. In order to facilitate the visualization of the results, an oscilloscope has been integrated and connected via LAN to the server and monitoring the system plant with a probe. The result could be visualized on the web interface by the students after being successfully authenticated and authorized to use the application for a limited period of time, using a booking system handled within a database