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Fundamentos y tecnología de la adquisición de datos

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Introducción a la Adquisición de Datos

Juan Manuel Rivas Technical Sales Engineer

National Instruments

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¿Qué es un Dispositivo de Adquisición de Datos (DAQ)?

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¿Por qué tomar medidas? • Los Ingenieros necesitan determinar el comportamiento de los

sistemas para optimizar su rendimiento.

• Las señales de los sensores indican cómo está comportándose un sistema.

• Los Ingenieros pueden usar esta información para modificar su rendimiento.

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¿Por qué tomar medidas? • La adquisición en vehículos es una compleja

tarea que proporciona valiosa información del rendimiento en carretera.

• Distintos datos han de ser recopilados desde

multitud de fuentes—Más de 100 canales incluyendo transductores y buses como el CAN pueden estar involucrados.

• Mezcla de Señales: vibraciones, RPM, fuerza, temperatura, par, carga, presión, velocidad, CAN etc.

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¿Qué es un Dispositivo de Adquisición de Datos (DAQ)?

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Componentes de un sistema DAQ

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Componentes de un sistema DAQ Sensor/Señal DAQ Hardware Ordenador

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Sensor Sensor/Señal DAQ Hardware Ordenador

Convierte un fenómeno físico en una señal eléctrica medible.

Transductor o Sensor

Señal Fenómeno físico

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Ejemplos de Sensores Fenómeno Transductor/Sensor Características eléctricas Temperatura Termopares, dispositivos resistentes a

la temperatura (RTDs), termistores. Voltaje de salida bajo, no lineares. Baja resistencia, no lineares.

Luz Tubos de vacío, foto sensores. Salida en bucle de corriente si son de corriente (típicamente 4 a 20 mA).

Sonido Micrófonos. Salida en carga, acondicionamiento IEPE.

Fuerza y Presión Galgas extensiométricas, sensores piezoeléctricos.

Baja Resistencia, baja sensibilidad, no lineales.

Posición y Desplazamiento

Potenciómetros, sensores de desplazamiento (LVDT), encoder óptico.

LVDTs: Inductivos, requieren demodulación.

Vibración Acelerómetros. Salida en carga, acondicionamiento IEPE.

pH Electrodos de pH

Sensor/Señal DAQ Hardware Ordenador

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Acondicionamiento de Señales • Mejorar una señal difícil de medir para el dispositivo DAQ. • No siempre es necesario.

Señal baja con ruido Señal Filtrada y Amplificada

Acondicionamiento de la señal


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Transductores/Señales Acondicionamiento de la Señal Termopar Amplificación, linealización,

compensación de la unión fría. RTD (Detector de temperatura resistivo)

Excitación por corriente, linealización.

Galga extensiométrica Excitación en voltaje, configuración en puente,linealización.

Modo común o alto voltaje Amplificador con aislamiento .

Cargas con conversión alterna o grandes picos de corriente.

Relés electromecánicos o relés de estado sólido.

Ruido en frecuencias altas Filtros paso bajo.

Ejemplos de Acondicionamiento de la Señal Sensor/Señal DAQ Hardware Ordenador

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Estado Forma

Nivel

Ratio

Frecuencia


Analógica Digital

Clasificación de Señales

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Las tres erres de la Adquisición de Datos Sensor/Señal DAQ Hardware Ordenador

Resolución Rango Ratio

Resolución de 3 bits

Señal Original


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Las tres erres de la Adquisición de Datos Sensor/Signal DAQ Hardware Computer

Resolution Rango Ratio


Señal Original Rango

De 2V a -2 V

Rango De

10 V a -10 V

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Las tres erres de la Adquisición de Datos Sensor/Señal DAQ Hardware Ordenador

Resolución Rango Ratio

Señal Original (10 Hz) Ratio/Frecuencia de Muestreo= 11 Hz Ratio/Frecuencia de Muestreo= 25 Hz Ratio/Frecuencia de Muestreo= 100 Hz

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Diversidad de NI DAQ Sensor/Señal DAQ Hardware Ordenador

Low-Cost Bus-Powered High-Performance

NI CompactDAQ OEM

PCI/PXI PCI Express/ PXI Express

Ethernet Wireless USB

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¿Por qué es importante el Software? Sensor/Señal DAQ Hardware Ordenador

Coste total de una aplicación de adquisición=

Coste Hardware + Coste Software + Costes de Desarrollo

Coste Oculto Precio Visible

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¿Por qué es importante el Software? Sensor/Señal DAQ Hardware Ordenador

Fuente: National Instruments Survey of Data Acquisition Customers and Prospects, 2005

36%, Coste de Hardware y Software 64%, Coste del

desarrollo

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¿Por qué son importantes los Drivers? En este aspecto, NI-DAQmx es un potente driver para

controlar el Hardware de Adquisición de Datos.

Miles de dispositivos DAQ Hardware DAQ

USB, PXI Express, PCI Express Bus

NI-DAQmx Driver Hardware

LabVIEW, C, .NET Aplicación Software


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Configuración Versus Programación Sensor/Señal DAQ Hardware Ordenador

Configuración Programación

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Configuración del Canal

Configuración de la

Temporización

Configuración Trigger

Inicio de la Adquisición

Lectura de datos

Limpiar Tarea

NI-DAQmx LabVIEW API Sensor/Señal DAQ Hardware Ordenador

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NI-DAQmx LabVIEW API

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DAQmxCreateAIVoltageChan( taskHandle, “Dev1/ai0”, “”, DAQmx_Val_Cfg_Default, -10.0, 10.0, DAQmx_Val_Volts, NULL ); DAQmxCfgSampClkTiming( taskHandle, “”, 10000.0, DAQmx_Val_Rising, DAQmx_Val_FiniteSamps, 1000 ); DAQmxCfgDigEdgeStartTrig( taskHandle, “/Dev1/PFI0”, DAQmx_Val_Rising ); DAQmxStartTask( taskHandle ); DAQmxReadAnalogF64( taskHandle, -1, 10.0, 0, data, 1000, &read, NULL ); printf( “Acquired %d samples. %d”, read ); DAQmxClearTask( taskHandle );

Lectura de Datos

Limpiar Tarea

Configuración del Canal

Configuración de la Temporización

Inicio Adquisición

Configuración del Trigger


NI-DAQmx C API

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Elección del mejor Sistema de Adquisición para tu aplicación: Tu sistema DAQ necesita lo siguiente: • Acondicionamiento de señal apropiado. • Resolución apropiada. • Frecuencia de muestreo adecuada. • Modo apropiado de temporización y trigger. • Bus correcto. • La mejor técnica de calibración interna. • El paquete más completo software de análisis/informes.

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Tecnología del dispositivo DAQ

Transmisión de la señal Aprovecha la misma NI-DAQmx API para comunicarte a través de PCI, PCI Express, PXI, PXI Express, USB, Ethernet y WiFi.

Tecnología de Temporización y Sincronización El controlador de tiempos del sistema ofrece una alta velocidad de

E/S digital, triggering y sincronización entre varios módulos y chasis.

Aislamiento • Niveles de aislamiento eléctrico variables para mejorar la

precisión de la medida y el rendimiento del dispositivo. • Aislamiento por canal, por grupo de canales o para el sistema

completo.

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