Termopares
Los termopares nos proporcionan una señal de bajo voltaje, típicamente unos cuantos milivolts
La relación entre temperatura y voltaje es no lineal
El voltaje depende de:
La diferencia de temperaturas entre la unión del termopar mismo y el punto donde el alambre del termopar termina (cold junction)
La temperatura de la unión fría (cold junction)
Resistencia
Las mediciones de resistencia se hacen a través de hacer circular una corriente eléctrica por el sensor.
La corriente fluye en la resistencia desconocida generando un voltaje proporcional al valor de esta
Cuando el valor de la resistencia es pequeño, la resistencia de los alambres utilizados para hacer la medición pueden ser una fuente significativa de error
Puente de Galgas Extensiométricos
La medición de Galgas Extensiométricos (Strain Gauges) es un caso especial de medición de resistencia. Se requiere utilizar un puente de Wheatstone para medir la galga, la cual varia su resistencia cuando se le aplica una fuerza
La medición en el puentes se ve afectada por los cambios en el voltaje de excitación. Para mediciones de larga duración, donde el valor de los componentes puede variar con el tiempo o con los cambios de temperatura, se requiere de calibraciones periódicas
Excitación
Muchos transductores requieren de fuente de alimentación. La señal de estos transductores puede ser voltaje o corriente. Muchos se alimentan con voltajes de DC pequeños (5 v, 12v)
Algunos sistemas de adquisición de datos tiene integradas fuentes de alimentación para estos tipos de sensores
Transductores de Desplazamiento Lineal Variable (LVDT: Linear Variable Displacement Transducers)
Los LVDT normalmente utilizan excitación de AC y por tanto entregan una señal también en AC. Estos transductores requieren de un oscilador y de un circuito demodulador
Sin embargo también se pueden encontrar LVDT que se energicen con DC, estos circuitos tienen integrados en el transductor el oscilador y el demodulador, entregando una señal de DC a la salida
Resolución/Alcance (Range)
La resolución es el número de niveles utilizados para representar el alcance de la entrada analógica. Un convertidor de 14 bits pude diferenciar entre 16,384 niveles de entradas
El Alcance en un sistema de adquisición de datos se refiere al valor mínimo y máximo de niveles de voltaje de DC que pueden medir
Tiempo de Estabilización
Cuando uno de los canales de entrada es seleccionado para ser convertido a digital, se requiere de esperar un tiempo para que los circuitos internos (capacitarse, resistencias, bobinas) alcancen los niveles finales
Este tiempo de espera es necesario pues de lo contrario se podrían obtener mediciones erróneas.
Al mismo tiempo la máxima frecuencia con la que se pude operar es (entre otras cosas) inversamente proporcional a este tiempo de espera
Niveles de Ruido
A los valores de voltaje que aparecen en la señal digitizada diferentes de la señal real, se le llama ruido
Para evitar este problema existen muchas y muy variadas técnicas de aterrizaje y blindaje
Contadores/Temporizadores
Los pulsos digitales pueden ser contados para medir su frecuencia. O el tiempo entre pulsos puede ser medido para determinar su periodo
En las aplicaciones mas comunes el principal problema es perder un pulso cuando se están contando
Usualmente cuando se lee un contador se reinicializa (reset)
Velocidad Efectiva (Throughput)
Aun cuando algunos parámetros nos den idea de la máxima velocidad a la que se pueden operar el CAD o el CDA, este parámetro es el que esta relacionado con mediciones reales
Este valor es importante pues es el que nos ayuda a determinar cual va a ser la frecuencia máxima que podamos medir, de acuerdo a Nyquist
Modo “Burst”
Cuando se tienen señales multicanalizadas y un solo CAD, se miden las señales una a la vez, esto ocasiona que las mediciones de diferentes sensores ocurran en tiempos distintos ocasionando problemas en la interpretación de los datos
Algunos sistemas de adquisición cuentan con el modo Burst (muestro seudo-simultaneo) en el cual se tratan de tomar todas las medicines lo mas cercanas entre ellas para que sea lo mas cercano a la medición simultanea
Disparo de Circuitería (Hardware Triggering)
Para dar inicio a una medición (CDA, CAD, Temporizador, contador, etc.) se cuentan con generadores de frecuencia internos al sistema, pero en algunos casos es necesario sincronizarlos con eventos externos
En algunos casos esto ayuda a reducir el número de mediciones que se requieren en otros casos es la única forma de obtener la información
Métodos de Transferencia de Datos
Finalmente una vez que se obtienen las mediciones es necesario transferirlas a algún lugar, ya sea para su almacenamiento o para su procesado
Normalmente se cuentan con dos métodos
Consulta por interrupción
Acceso Directo a Memoria (DMA)
Calibración Analógica
Para mantener precisión los convertidores AD y DA requieren de calibraciones periódicas. Esto ayuda a compensar la tendencia en los circuitos analógicos de cambiar sus características con el tiempo
Históricamente se han utilizado los potenciómetros que permiten manualmente calibrar los sistemas
Una mejor opción son los CDA utilizados para digitalmente efectuar la calibración. Los valores de calibración se almacenan luego en memoria no volátil
Salidas Analógicas
Lo contrario a la CAD es la CDA. Estos dispositivos convierten información digital a voltaje o corriente.
Estos dispositivos son necesarios para controlar eventos del mundo real
Las salidas analógicas pueden controlar directamente procesos o equipos. El proceso a su vez puede entregar una señal analógica que se puede conectar a las entrada analógicas del sistema de adquisición
Esto se conoce como control de lazo cerrado
Tiempo de Estabilización
Al igual que en los CAD, el tiempo de estabilización es el requerido para tener a la salida el nivel de voltaje deseado
Este tiempo usualmente se especifica con respecto a la escala completa
Esto se hace así por ser el caso extremo en cuanto a cambio de nivel, sin embargo es importante considerarlo para asegurar una señal de calidad a la salida
Razón de Cambio (Slew Rate)
Este parámetro nos da la máxima razón de cambio que el CDA puede generar
El Tiempo de estabilización y el Slew Rate juntos determinan que tan rápido puede trabajar el CDA
Un ejemplo de aplicación que requiere de un alto rendimiento en este parámetro son las señales de audio. El CDA requiere de alto Slew Rate y bajo tiempo de estabilización para generar ondas de frecuencia alta (audio)
Resolución de Salida
La resolución de salida de un sistema de adquisición es similar a la resolución de entrada
Es el número de bits en el código digital que genera la salida analógica
Un número grande de bits reduce la magnitud de cada incremento en voltaje, logrando así que se puedan efectuar cambios suaves en las señales de salida
Entradas/Salidas Digitales
Las entradas y salidas digitales son utilizadas normalmente para controlar procesos, generar patrones de prueba y comunicarse con equipo periférico
En cualquier caso los parámetros importantes es el número de entradas o salidas digitales disponibles, la velocidad con que se pueden medir/cambiar y la capacidad de manejo en amperes
Codificadores (Encoder)
Los codificadores se utilizan principalmente para monitorear posición y desplazamiento angular o lineal
La salida de un codificador puede servir a la entrada de un contador
Para poder detectar cambios de posición en los dos sentidos se utilizan dos señales desfasadas 90? entre ellas.
Una tercer señal puede generar un pulso de sincronía
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