Ejercicio 1-1 Resolución, Rango, Amplificación, y ancho de código Objetivo: Determinar la configuración óptima para un sistema de medida de adquisición de datos. En este ejercicio, se repasarán las especificaciones para tres proyectos y se determinará el dispositivo DAQ más apropiado y los ajustes correctos de configuración para ese dispositivo para cada proyecto. Al seleccionar el dispositivo DAQ, hay que considerar funcionamiento vs coste. Una mayor resolución en el dispositivo DAQ cuesta mas pero nos da una representación mas exacta de la señal adquirida. Un dispositivo DAQ con un rango más grande proporciona más flexibilidad pero afecta a la anchura del código La tabla siguiente enumera cuatro configuraciones del dispositivo DAQ que se pueden utilizar en cada uno de los proyectos en este ejercicio. Los dispositivos típicos DAQ tienen 12 - o 16 bits de resolución y una opción de entradas bipolares o unipolares. La información del dispositivo DAQ en la tabla siguiente representa los dispositivos DAQ típicos. En cada proyecto de este ejercicio, hay que seleccionar el mejor dispositivo DAQ y la configuración óptima para maximizar coste y exactitud. El mejor acercamiento está en primero determinar si se necesita una gama bipolar o unipolar y determinar el nivel apropiado de amplificación. Entonces determinar si la anchura deseada del código está dentro de la capacidad de los 12- o 16- bits del dispositivo DAQ. Usar la siguiente ecuación. Ancho de código= Rango de voltaje Amplificación x 2resolución en bits
Resolución (Bits) Rango (Volts) Amplificación (elegir uno)
Dispositivo DAQ 1 Config. A Config. B 12 Bit 12 Bit 0 a 10 -10 a 10
Dispositivo DAQ 2 Config. A Config. B 16 Bit 16 Bit 0 a 10 -10 a 10
1,2,5,10,20,50,100
Proyecto 1 Un termopar del tipo-K se ata a la salida del tambor de vapor de un sistema de alta presión de la caldera. El termopar puede medir la temperatura dentro del rango de -270 a 1.372 ºC. Con este rango de temperatura, el termopar nos da un voltaje de -6,548 a 54,874 mV. Para detectar un cambio de 2.1 μV, ¿Cuál es el dispositivo y configuración más adecuada para este proyecto? Proyecto 2 Un transductor de presión se coloca en el colector de entrada de un motor. El transductor da un voltaje entre -2 V y 2 V para una gama de presión linear de 20 Pa a 105 kPa. ¿Para detectar un cambio de 1.5 Pa, que sería un cambio del voltaje de 70 μV, ¿cuál es el mejor dispositivo y configuración para el proyecto? Projecto 3 Un sensor de humedad se coloca en una estación meteorológica para supervisar la humedad relativa. El sensor da un voltaje linear entre 0.8 V y 3.9 V para una humedad relativa de 0% a 100%. El sensor es exacto entre ±2% de humedad relativa. ¿Para detectar un cambio del voltaje por lo menos de 0.62 milivoltios, cuál es el mejor dispositivo y configuración de DAQ para el proyecto?
Soluciones Proyecto 1 En este proyecto, se puede asumir que la caldera no congelará, el termopar produce siempre un voltaje positivo. Por lo tanto, se puede seleccionar la configuración A del dispositivo DAQ 1 de o del dispositivo DAQ 2 porque estas configuraciones son unipolares. Puesto que se está utilizando un termopar que tenga un voltaje máximo de 54.874 milivoltios, se puede aplicar una amplificación máxima a la señal. Así pues, se puede asumir una amplificación de 100. Queda elegir el dispositivo, de 12 o 16 bits. Usando la ecuación de la ancho de código, si se selecciona la configuración A del dispositivo 1 con una amplificación de 100, la anchura del código es 24 μV, así que este dispositivo DAQ no puede detectar un cambio de 2.1 μV. Usando la misma ecuación para la configuración A del dispositivo DAQ 2, la anchura del código es el 1.5 μV. Por lo tanto, el dispositivo DAQ 2 que funciona en la configuración A es el mejor dispositivo de DAQ para este proyecto. Proyecto 2 En este proyecto, el transductor es linear y hace salir un voltaje bipolar. Por lo tanto, se necesita la configuración B del dispositivo DAQ 1 o del dispositivo DAQ 2. Si se aplica una amplificación de 5 a la señal, se puede utilizar la gama entera del dispositivo DAQ. Usando la ecuación de la anchura del código, la configuración
B del dispositivo DAQ 1 puede detectar un cambio de 977 μV. La configuración B del dispositivo DAQ 2 puede detectar un cambio del 61 μV. Así pues, La configuración B del dispositivo DAQ 2 puede detectar mejor un cambio del 70 μV. Por lo tanto, la configuración B del dispositivo DAQ 2 es el mejor dispositivo de DAQ para este proyecto. Proyecto 3 En este Proyecto en sensor de humedad genera una tensión linear respecto a la humedad relativa. Como el sensor es unipolar se utilizará la configuración A del DES 1 o del DES 2. La tensión máxima de salida del sensor es 3,9V por lo que se puede seleccionar una amplificación de 2. Al utilizar la configuración A del DES 1 el ancho de código del dispositivo es 1,2mV. La anchura de código del DES 2 en configuración A es 76 μV. Como el dispositivo de este proyecto debe detectar
un cambio de 0,62mV el mejor dispositivo para este proyecto será el DES 2 en configuración A.
Fin del Ejercicio 1-1
