sistema de adquisicion y distribucion de datos

7/26/2019 Sistema de Adquisicion y Distribucion de Datos

1/16

SISTEMA DE ADQUISICION Y DISTRIBUCION DE DATOS

INTRODUCCION:

La adquisicin de datoso adquisicin de seales, consiste en la toma de muestras del mundoreal (sistema analgico) para generar datos que puedan ser manipulados por un ordenador u otraselectrnicas (sistema digital). Consiste, en tomar un conjunto de seales fsicas, convertirlas entensiones elctricas y digitaliarlasde manera que se puedan procesar en una computadorao !"C. #e requiere una etapa de acondicionamiento, que adecua la seal a niveles compati$lescon el elemento que %ace la transformacin a seal digital. &l elemento que %ace dic%atransformacin es el mdulo de digitaliacin o tarjeta de "dquisicin de 'atos (DAQ).

SENSORES, TRANSDUCTORES Y CAPTADORES:

'&*C+*

&n automatiacin %ay que disponer de elementos que nos adapten las magnitudes de referencia(varia$les de entrada) en otro tipo de magnitudes proporcionales a las anteriores, de manera queestos ltimos sean interpreta$les por el sistema y as se pueda realiar un $uen control del

proceso. &ntre los elementos m-s importantes se encuentran #ensor se define normalmentecomo el elemento que se encuentra en contacto directo con la magnitud que se va a evaluar. &lsensor reci$e la magnitud fsica y se la proporciona al transductor. /ransductor 'e manerageneral podemos decir que es un elemento o dispositivo que tiene la misin de traducir o adaptarun tipo de energa en otro m-s adecuado para el sistema, es decir convierte una magnitud fsica,

no interpreta$le por el sistema, en otra varia$le interpreta$le por dic%o sistema. &l transductortransforma la seal que entrega el sensor en otra normalmente de tipo elctrico. &l transductorsuele incluir al sensor. Captador es un dispositivo encargado de recoger o captar un tipo deinformacin en el sistema para realimentarla. !odemos decir por lo tanto que es un transductorque se coloca en el lao de realimentacin de un sistema cerrado para recoger informacin de lasalida (no suele ser de tipo elctrico) y adaptarla para poder se comparada con la seal dereferencia. #uele incluir al sensor. &n sistemas de lao a$ierto o incluso en definiciones dediversos autores, captador y sensor suelen se la misma cosa.

!0+!&'"' '& L+# #&*#+0, /0"*#'1C/+0 2 C"!/"'+0

0ango de medida &s la diferencia entre los m-3imos y los mnimos valores entre los que senecesita medir. #e recomienda no utiliar un transductor para medidas por de$ajo de 4546 delm-3imo valor que se puede medir. !or ejemplo si un transductor de presin puede medir %asta4666 !a, no se de$era utiliar para medir menos de 466 !a (a esto se le denomina valor de fondode la escala).

#ensi$ilidad &s la pendiente de la curva que relaciona la salida elctrica con la magnitud fsica amedir.
https://es.wikipedia.org/wiki/Digitalizarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Digitalizarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_de_Automatizaci%C3%B3n_Programablehttps://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_de_Automatizaci%C3%B3n_Programablehttps://es.wikipedia.org/wiki/Digitalizar


2/16

0esolucin &s la variacin detecta$le m-s d$il.

*o7linealidad &s la distancia mayor entre la curva de funcionamiento del sensor (en direccinascendente) y la recta del punto inicial al final de funcionamiento.

8istresis &n ocasiones los caminos que sigue la gr-fica (magnitud7seal elctrica) no tienen elmismo en al aumento y en la disminucin.

0epetitividad cuando la medida se realia varias veces, la gr-fica magnitud7seal elctrica nosiempre pasa por el mismo lugar. La m-3ima diferencia ser- el valor a$soluto de la repetitividad.

/!+# '& /0"*#'1C/+0

a) !osicin, pro3imidad o presencia

7 inales de carrera mec-nicos (!osicin)

7 'etectores de pro3imidad


3/16

7 'e $o$ina

7 sensi$les a materiales met-licos.

9. Capacitivos

:. ;pticos

7 'irectos.

7 Con fi$ras pticas acopladas

$) 'esplaamiento o movimiento

4.


4/16

7 0esistivos

:.7 >acio

e) /emperatura

7 /ermoresistencias

7 /ermistores*/C y !/C

7 /ermopares

7 !irmetros de radiacin

f) Lu

7 otoresistencias o L'0

7 otodiodos7 ototransistores

Los transductores pueden ser

"ctivos generan por s mismos una seal elctrica.

!asivos no generan por s mismos una seal elctrica.

/0"*#'1C/+0 '& !+#C;*, !0&*C" + !0+@


5/16

mec-nicos. /ienen el inconveniente de no poderse utiliar en lugares donde se prevea que puedenaparecer campos magnticos o la e3istencia de materiales o virutas de tipo ferromagntico. #oneconmicos y sencillos de construir. #e pueden clasificar

4.4.4 'e contacto laminarConstan de dos imanes permanentes y un rel laminar normalmente a$ierto entre los imanes

gracias al equili$rio de campo magntico so$re l. "l introducir en el campo magntico un o$jetoferromagntico, el campo se desequili$ra y el contacto del rel se cierra.

4.4.9.7 'e $o$ina

1tilian la variacin de un campo magntico est-tico (como el caso anterior) para inducir en una$o$ina (situada en la posicin que ocupa$a el contacto laminar) un impulso de tensin. *o sepueden utiliar donde e3istan virutas de tipo ferromagntico. #on sencillos, f-ciles de aplicar y nonecesitan al igual que los anteriores de tensin au3iliar.

4.9.7 'etectores inductivos sensi$les a materiales met-licos

0eaccionan ante cualquier material capa de provocar prdidas por corrientes de oucault.1tilian un campo magntico varia$le cuya dispersin en el espacio define el campo desensi$ilidad del dispositivo.

Cualquier material que puede a$sor$er energa de dic%o campo provocar- un cam$io de los

par-metros elctricos del sensor que se utilice (generalmente una $o$ina o un circuito oscilanteLC) #e pueden montar total o parcialmente empotrados. &3isten versiones para cc y ca.

9.7 'etectores de pro3imidad capacitivos

#on detectores que utilian un campo elctrico (generalmente varia$le) como fenmeno fsicoaprovec%a$le para reaccionar frente al o$jeto que se quiere detectar. Constan de un oscilador 0C.La apro3imacin de un o$jeto a los electrodos del condensador %ace que la capacidad C aumentey vare la amplitud de la oscilacin. #i el nivel de dic%a amplitud decrece por de$ajo de undeterminado valor se produce una seal de conmutacin que es d$ilmente amplificada paraactuar so$re elementos e3teriores.

#e emplean para detectar lquidos conductores y no conductores, o$jetos met-licos, sustancias enpolvo o en grano (%arina, trigo, grava, etc), detectores de envases vacos de tetra$riA. *o de$enser utiliados con productos ad%esivos y el producto de$e tener una densidad suficiente como

para pertur$ar el oscilador del detector.

:.7 'etectores de pro3imidad pticos

Los %ay para distancias grandes y pequeas, por eso a veces slo se les denomina detectorespticos. /am$in se les suele llamar fotoclulas. 1tilian medios pticos y electrnicos para

detectar o$jetos. !ara ello utilian un lu roja (visi$le) o infrarroja (invisi$le). Como fuente de luse utilian diodos o transistores emisores de lu.


6/16

emisor y un receptor. La deteccin se realia por refle3in, al devolver el o$jeto la lu reci$ida, opor $arrera.

!ueden detectar cualquier tipo de o$jetos o productos slidos o lquidos. Los tipos de montajeson $arrera, refle3 y refle3in directa.

TRANSDUCTORES DE DESPLAZAMIENTO O MOVIMIENTO

#e utilian para medir longitudes y -ngulos.

4.7 /ransductores de desplaamiento para medidas de grandes distancias

1tilian principalmente el radar. &l radar es un sistema para detectar, mediante el empleo deondas electromagnticas la presencia y la distancia a la que se encuentran o$jetos queinterceptan en su propagacin. !or medio de una antena emiten radiacioneselectromagnticas en una determinadadireccin&l radar se emplea en distancias mayores de 466 m, incluso m-s de 46 Bm.!ara medir distancias inferiores a 466m se utilian ultrasonidos (:6 a =6 8) cuyavelocidad de propagacin es muc%o menor (:=6 m5s en el aire, 4=6 m5s en el agua y =666 m5sen metales). #e utilian en control de nivel de llenado de tolvas, indicacin de alturas, etc.1n sistema $asado en ultrasonidos utiliado en e3ploracin n-utica es el sonar que utilia lamisma frmula anterior.&n distancias medias, para topografa, se emplea el rayo l-ser. &l principio es semejante alde los captadores pticos y se aplican las ecuaciones de las ondas electromagnticas.

2.- Transductores de despa!a"#ento para "ed#das de d#stanc#as cortas

Cuando la distancia que se va a medir no supera algunos metros, se utilia un potencimetroacoplado so$re un eje roscado, cuyo movimiento determina la posicin del elemento mvil cuya

posicin se quiere medir. &l principal inconveniente en el empleode potencimetros es el desgaste que se produce en el elemento mvil.

$.- Transductores de despa!a"#ento para pe%ue&os despa!a"#entos

#egn sea el tipo de transductor pueden ser

0esisti v o s &3isten resistencias de %ilo met-lico o material semiconductor construidas para variarla resistencia al ser deformadas. &stas resistencias se llaman $andas e3tensiomtricas, y sead%ieren so$re el soporte adecuado para medir su deformacin.

/am$in se emplean potencimetros (resistores so$re los que se deslia un contacto elctricollamado cursor.


7/16

apro3imadamente. Los angulares a circulares se utilian para medida de -ngulos que vayan desde46D %asta algunas decenas de vueltas.

nductivo s #e utilia un sistema formado por dos devanados planos de igual paso, uno fijo y otromvil que se desplaa so$re l.

#i el devanado fijo, que cu$re todo el campo de medida, es alimentado por una corriente alterna,se inducir- so$re el devanado secundario una seal cuya amplitud depender- de la fase en que seencuentren am$os devanados. #e suelen colocar dos devanados mviles de forma que se puedaconocer el sentido de la marc%a. /am$in pueden medir -ngulos.Capacitivo s !ueden medir distancias de algunos metros. /ienen poca e3actitud. #e $asan en quese puede variar la capacidad de un condensador, modificando la distancia entre las placas.

/am$in pueden medir -ngulos.


8/16


9/16

/0"*#'1C/+0 '& >&L+C'"'

1na de las mediciones m-s importantes en las aplicaciones industriales es la de lavelocidad angular. &sto se realia mediante los tacmetros, que pueden ser mec-nicos oelctricos./am$in se puede medir la velocidad mediante medidores de velocidad por impulsosy sistemas pticos./acmetros mec-nicos &l m-s sencillo es el contador de revoluciones. Consiste en untornillo sinfin que se acopla al eje cuya velocidad se quiere medir. &ste tornillo %acerotar por un sistema de engranajes, a dos diales concntricos cali$rados. Cada divisin deldial e3terior representa una vuelta del eje giratorio mientras que cada divisin del dialinterior corresponde con una vuelta del dial e3terno.

+tro tacmetro mec-nico es el tacmetro centrfugo. >a provisto de dos $olas, que porefecto de la fuera centrfuga, se alejan tanto m-s del eje cuanto mayor sea la velocidadangular. "s se comprime un resorte que va unido a un dispositivo provisto de una agujaindicadora que seala so$re una escala la velocidad angular.

/acmetros elctric o s Los m-s importantes son7 /acodinamos o dinamos tacomtricas proporcionan una seal de corriente continua.&st-n constituidos por un inductor que genera un campo magntico mediante imanespermanentes o electroimanes y un inducido o rotor ranurado so$re el que se $o$inan unosdevanados de %ilo conductor. Las $o$inas devanados se conectan a las delgas del colector."l girar el rotor dentro de campo inductor %ace que apareca en las $ornas de salida atravs de las esco$illas una tensin continua con una ondulacin reducida. #uelen tenerunasensi$ilidad entre y 46 m> por cada r.p.m. y pueden medir velocidades de %asta 46666r.p.m.7 /acoalternadores o alternadores tacomtricos proporcionan una seal alternasenoidal con frecuencia y amplitud proporcionales a la velocidad de rotacin." diferencia de la tacodinamo el elemento que gira es el inductor o rotor formado por unim-n permanente o electroim-n./iene la ventaja frente a la tacodinamo que no utilia colector y esco$illas, lo que ledota demayor duracin./iene una sensi$ilidad comprendida entre los 9 y 46 m> por r.p.m. !ermite lamedida de mayores velocidades que las tacodinamos.


10/16

/0"*#'1C/+0 '& !0*

4.7 /ransductores de presin mec-nicos

!ueden medir la presin de manera directa o indirecta.

'e manera directa compar-ndola con la que ejerce un lquido de densidad y alturaconocidas (/u$o en1).'e manera indirecta a travs de la deformacin que e3perimentan diversoselementos el-sticos constituyentes del transductor (/u$o Eourdon, en espiral y en %lice,diafragma, fuelle, etc.)


11/16

uelle &s similar al de diafragma, constando de una sola piea (fuelle) en la direccin de sueje, la cual puede dilatarse o comprimirse a causa de la presin.


12/16

CONVERSORES TIPO DAC

Convierten las seales digitales en cantidades elctricas analgicas relacionadas en formadirecta con el nmero de

entradas codificado digitalmente. Los '"C efectuan sus conversiones reci$iendo lainformacin en forma serial o paralela. La decisin de emplearlos en serie o paralelo se $asaen el uso final, como por ejemplo en instrumentos de medida como osciloscopios dealmacenamiento digital se emplea la conversin de tipo paralela y en aplicaciones delcontrol de proceso como v-lvulas se puede efectuar en forma serie. 1n sistema tipo '"C se$asa en el diagrama que se muestra en la ig. 46.

&l registro acepta una entrada digital, slo durante la duracin de la seal convert. 'espusde la adquisicin, el registro mantiene constante el nmero digital %asta que se reci$a otrocomando. Las salidas del registro controlan interruptores que permiten el paso de 6 I>J o elvalor de la fuente de voltaje de referencia . Los interruptores dan acceso a una red sumadora

resistiva que convierten cada $it en su valor en corriente y a continuacin la sumao$teniendo una corriente total. &l valor total alimenta a un amplificador operacional querealia la conversin a voltaje y el escalamiento de la salida. Cada resistor de la rama estaajustado segn el $it que tenga a la entrada como se muestra en el esquema correspondientea la ig. 44.


13/16

CONVERSORES TIPO ADC

Los dispositivos "'C convierten un nivel de tensin analgico en una pala$ra digitalcorrespondiente. #i n es el nmero de $it o$tenidos de la pala$ra, esto significa que %a$r- 9nniveles de tensin diferentes /odo convertidor "'C de$e procurar que el conjunto de $ito$tenidos a la salida sea un reflejo lo m-s e3acto posi$le del valor analgicocorrespondiente. #e usan un gran nmero de mtodos para convertir seales analgicas a laforma digital, los que m-s usados son 0ampa de escalera, apro3imaciones sucesivas,paralelo (flas%), do$le rampa, voltaje a frecuencia, tipo serie.

". Convertidor "n-logo 7 'igital 'e 0ampa 'e &scalera.

#e $asa en la comparacin de la seal analgica de entrada con una seal de rampa definidacon precisin. &l esquema se muestra en en la ig. 4:.

#e comiena activando un pulso de inicio en la lgica de control, con esta accin elcontador se inicialiar- en cero, entregando en sus salidas el cdigo $inario del cero digital.La secuencia pasa directamente como entrada paralelo al

'"C que responde con 6 I>J a la salida. &sta seal es usada como entrada de referencia a uncomparador, el cual compara la magnitud de la seal analgica de entrada con el valorentregado por el conversor. 'el valor que proporcione el comparador depender- que el

contador contine contando o $ien, se detenga, pues si el comparador entrega un K4K,entonces el reloj continuar- alimentando al comparador. 'e lo contrario si entrega un K6K, elcontador se detendr-.

La lgica del comparador es si la seal de entrada es mayor que la referencia, entonces elcomparador responder- con un K4Ky se incrementa la cuenta en 4 digital, y assucesivamente, slo la cuenta se detendr- cuando la respuesta del '"C sea mayor que la


14/16

entrada de la seal analgica. &n este caso, el reloj se detendr- y se tendr- la salida digitaldel valor de cuenta anterior

E. Convertidor "n-logo 7 'igital !or "pro3imaciones #ucesivas

&s una tcnica de conversin m-s efectiva que la anterior. #e utilia ampliamente de$ido asu com$inacin de alta resolucin y velocidad. &l esquema es pr-cticamente el mismo,difieren en que el contador dentro del registro no es un contador secuencial de uno en uno,sino un contador programa$le que se incrementa o decrementa de acuerdo a la influencia del$it de mayor peso (#"0). 'e esta manera no es necesario contar con 9n veces como lo %aciael contador tipo rampa, a%ora la cuenta m-3ima solo es de n veces. &l esquema de la ig. 4=,muestra este convertidor. .

C. Convertidor 'e 'o$le 0ampa

Los de tipo rampa tienen como punto fuerte la precisin (ver ig. 4), y al mismo tiempo,slo pueden aplicarse a seales cuyo nivel oscile de forma muy lenta (un valor tpico develocidad de muestreo es de 46 muestras por segundo). &ste dispositivo consiste en un

integrador $asado en un amplificador operacional.

.

'. Convertidor >oltaje recuencia


15/16

&n este tipo de conversores, el voltaje continuo de entrada se convierte en un conjunto depulsos cuya frecuencia es proporcional a la magnitud del voltaje de alimentacin. Los pulsosse cuentan mediante un contador electrnico, durante un intervalo de tiempo especfico y lacuenta resultante se e3%i$e como una representacin digital del voltaje. &l esquema es el quese muestra en la figura 4M. Cuando se aplica un voltaje de entrada el integrador genera un

voltaje de salida de rampa con una pendiente proporcional al voltaje aplicado. &sta rampa seaplica a un generador monoesta$le el cual genera un pulso de amplitud definido por elvoltaje de entrada rampa. &l pulso es realimentado a un conmutador que descarga elcondensador integrador, terminando as la rampa.

#u utiliacin es adecuada en am$ientes ruidosos, por su alta inmunidad al ruido y e3actitud.Las frecuencias tpicas del convertidor voltaje frecuencia son entre 46 B8 a 4


16/16

1niversidad *acional Norge Easadre ?ro%mannacultad de ngeniera

&scuela "cadmico !rofesional de ngeniera Oumica

P#istemas de "dquisicin y distri$ucin de datosK

Curso #istemas &lectrnicos "nalgicos y 'igitales

'ocente ng. "l$erto Co%aila Earrios

&studiante &lmer

sistema de adquisicion y distribucion de datos

Documents