Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco Ingeniería en Control y Automatización
Interfaces y Microcontroladores Presentan
Brena Becerril Ricardo Gutiérrez Martínez Julio César
Grupo
7AM2
Utilización de transductores en un sistema de adquisición de datos
¿Qué es un transductor? Son elementos que transforman una magnitud física en una señal eléctrica. Se pueden clasificar en dos grupos: Activos y pasivos. Los transductores activos son los que hay que conectar a una fuente externa de energía eléctrica para que puedan responder a la magnitud física a medir como por ejemplo las fotorresistencias y termoresistencias, y son pasivos los que directamente dan una señal eléctrica como respuesta a la magnitud física como los fotodiodos y las sondas de pH.
Galga Extensométrica
Propiedades de los transductores Rango de medida
Es la diferencia entre los máximos y los mínimos valores entre los que se necesita medir. Sensibilidad
Es la pendiente de la curva que relaciona la salida eléctrica con la magnitud física a medir
Propiedades de los transductores Resolución
Es la variación detectable más débil. No-linealidad
Es la distancia mayor entre la curva de funcionamiento del sensor (en dirección ascendente) y la recta del punto inicial al final de funcionamiento.
Propiedades de los transductores Histéresis
En ocasiones los caminos que sigue la gráfica (magnitud-señal eléctrica) no tienen el mismo en al aumento y en la disminución.
Repetitividad Cuando la medida se realiza varias veces, la gráfica magnitud-señal eléctrica no siempre pasa por el mismo lugar. La máxima diferencia será el valor absoluto de la repetitividad.
Acondicionamiento de Señal Amplificación Es el tipo más común de acondicionamiento. Para conseguir la mayor precisión posible la señal de entrada debe ser amplificada de modo que su máximo nivel coincida con la máxima tensión que el convertidor pueda leer.
Acondicionamiento de Señal Otra aplicación habitual en el acondicionamiento de la señal es el aislamiento eléctrico entre el transductor y el ordenador, para proteger al mismo de transitorios de alta tensión que puedan dañarlo. Un motivo adicional para usar aislamiento es el garantizar que las lecturas del convertidor no son afectadas por diferencias en el potencial de masa o por tensiones en modo común. Aislamiento
Acondicionamiento de señal Multiplexado : El multiplexado es la conmutación de las entradas del convertidor, de modo que con un sólo convertidor podemos medir los datos de diferentes canales de entrada. Puesto que el mismo convertidor está midiendo diferentes canales, su frecuencia máxima de conversión será la original dividida por el número de canales muestreados. Se aconseja que los multiplexores se utilicen antes del conversor y después del condicionamiento del señal, ya que de esta manera no molestará a los aislantes que podamos tener.
Acondicionamiento de señal Filtrado El fin del filtro es eliminar las señales no deseadas de la señal que estamos observando. Por ejemplo, en las señales cuasi-continuas, (como la temperatura) se usa un filtro de ruido de unos 4 Hz, que eliminará interferencias, incluidos los 50/60 Hz de la red eléctrica.
Adquisición de datos Excitación - La etapa de acondicionamiento de señal a veces genera excitación para algunos transductores, como por ejemplos las galgas "extesométricas", "termistores" o "RTD", que necesitan de la misma, bien por su constitución interna, (como el termistor, que es una resistencia variable con la temperatura) o bien por la configuración en que se conectan (como el caso de las galgas, que se suelen montar en un puente de Wheatstone). Linealización - Muchos transductores, como los termopares, presentan una respuesta no lineal ante cambios lineales en los parámetros que están siendo medidos. Aunque la linealización puede realizarse mediante métodos numéricos en el sistema de adquisición de datos, suele ser una buena idea el hacer esta corrección mediante circuitería externa.
Sistema de Adquisición de datos
Componentes de un Sistema de Adquisición de Datos (DAQ) Acondicionamiento de Señales
Las señales de los sensores o del mundo exterior pueden ser ruidosas o demasiado peligrosas para medirse directamente. El circuito de acondicionamiento de señales manipula una señal de tal forma que es apropiado para entrada a un ADC. Este circuito puede incluir amplificación, atenuación, filtrado y aislamiento. Algunos dispositivos DAQ incluyen acondicionamiento de señales integrado diseñado para medir tipos específicos de sensores. Convertidor Analógico Digital (ADC)
Las señales analógicas de los sensores deben ser convertidas en digitales antes de ser manipuladas por el equipo digital como una PC. Un ADC es un chip que proporciona una representación digital de una señal analógica en un instante de tiempo. En la práctica, las señales analógicas varían continuamente con el tiempo y un ADC realiza "muestras" periódicas de la señal a una razón predefinida. Estas muestras son transferidas a una PC a través de un bus, donde la señal original es reconstruida desde las muestras en software. Bus de la PC
Los dispositivos DAQ se conectan a una PC a través de una ranura o puerto. El bus de la PC sirve como la interfaz de comunicación entre el dispositivo DAQ y la PC para pasar instrucciones y datos medidos. Los dispositivos DAQ se ofrecen en los buses de PC más comunes, incluyendo USB, PCI, PCI Express y Ethernet. Recientemente, los dispositivos DAQ han llegado a estar disponibles para 802.11 Wi-Fi para comunicación inalámbrica. Hay varios tipos de buses y cada uno de ellos ofrece diferentes ventajas para diferentes tipos de aplicaciones.
Sistemas de instrumentación Los sistemas de adquisición de datos se utilizan para MEDIR y REGISTRAR señales obtenidas de: a) Señales que se originan a partir de la medición directa
* Cantidades Eléctricas + Voltajes de CD o CA + Frecuencia + Resistencia * Cantidades Neumáticas * Cantidades Hidráulicas b) Señales que se originan a partir de transductores.
* Galgas Extensométricas * Termopares
Elementos de un sistema de adquisición de datos digital Transductor
Acondicionador de señal
Explorador o Multiplexor
Convertidor de señal
Convertidor analógico/digital Sistema programador y equipo auxiliar Registrador digital
Interface de transductores a sistemas de medición y control electrónico Amplificador de Instrumentación: a) Tienen ganancia finita. b) Tiene una entrada diferencial de alta impedancia. c)
Tiene un rango de voltaje alto y un rechazo en modo común también alto.
Amplificador de Aislamiento
Convertidor de voltaje a frecuencia
Convertidor de Frecuencia a Voltaje
You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
Download With Free Trial
