Post on 11-Feb-2016
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JAVIER EDUARDO MARTINEZ BAQUERO
INGENIERO ELECTRÓNICO UNIVERSIDAD DE LOS LLANOS
ESPECIALISTA EN INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS
Msc TECNOLOGÍA EDUCATIVA Y MEDIOS INNOVADORES PARA LA EDUCACIÓN
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BUCARAMANGA INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MONTERREY
¿Qué es una medida?
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¿Cuáles son los objetivos de una medida?
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Medición. No todos percibimos de la misma forma - En ocasiones es difícil cuantificar con objetividad.
- Los sentidos son incapaces de estimar ciertas variables físicas.
- No percibimos ondas sonoras superiores a 20KHz
- Tampoco ondas electromagnéticas fuera de nuestro espectro
visible.
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¿QUÉ HACER? - Recurrimos a los instrumentos.
- Los instrumentos son capaces de cuantificar y de “ver” lo que el
hombre no es capaz de ver
- - Ejemplo……….microscopio
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¿QUÉ ES UN INSTRUMENTO?
¿QUÉ ES INSTRUMENTACIÓN?
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La Instrumentación comprende todas las técnicas, equipos y metodologías relacionadas con el diseño, la construcción y la aplicación de dispositivos físicos para mejorar, completar y aumentar la eficiencia de los mecanismos de percepción del ser humano.
La instrumentación electrónica es la técnica que se ocupa de la
medición de cualquier tipo de magnitud física, de la conversión de la misma a magnitudes eléctricas y de su tratamiento para proporcionar la información adecuada a un sistema de control, a un operador humano o a ambos.
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La instrumentación Electrónica tiene su campo de aplicación en
numerosas actividades relacionadas con la ciencia y la tecnología. La instrumentación electrónica se aplica en el sensado y
procesamiento de la información proveniente de variables físicas y químicas, a partir de las cuales se realiza el monitoreo y control de procesos, empleando dispositivos y tecnologías electrónicas.
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En el laboratorio y la industria se realiza un uso intensivo de la
instrumentación electrónica…….
…….ES NECESARIO MEDIR PARA CONOCER…….
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La información de las variables que se pretenden capturar se almacenan en algún tipo de variable eléctrica, generalmente tensión. Esa variable eléctrica es lo que se denomina SEÑAL.
La naturaleza de las variables y de las señales que las contienen puede ser igual o distinta; en el primer caso, variable y señal coinciden mientras que en el segundo, la variable es almacenada dentro de alguno de los parámetros de la señal. En cualquiera de los casos variables y señales pueden clasificarse siguiendo varios criterios, los más comunes son los siguientes:
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Variables Analógicas: Son aquellas que toman infinitos valores entre dos puntos cualesquiera de la misma. Ejemplo: la temperatura. Si se analiza su variación durante un día, se observa que no puede pasar de una valor a otro dando un salto. Esto quiere decir que si la temperatura se incrementa de 11 grados a 17 grados, toma infinitos valores intermedios.
Variables Digitales: Son aquellas que constituyen un conjunto finito de valores. Ejemplo: el Sistema Binario. Este sistema permite dos valores diferentes, denotados por «0» y «1».
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INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA EN EL
CONTROL DE PROCESOS
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INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA EN EL
CONTROL DE PROCESOS
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INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA EN EL
CONTROL DE PROCESOS
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INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA EN EL
CONTROL DE PROCESOS
- Entorno industrial.
- Instrumentación y Control están fuertemente ligadas.
- Comparten algunos criterios de diseño.
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http://www.youtube.com/watch?v=kYK9sqYxa48; Instrumentos de medición
http://www.youtube.com/watch?v=Hu6HkSY-zVg; reloj atomico
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SISTEMA DE MEDIDA Un sistema de medida es una combinación de dos o más elementos con el fin de realizar una o varias funciones. En los sistemas de medida, esta función es la asignación de un número a la propiedad o cualidad que se pretende medir, de tal forma que la describa cuantitativamente.
Un sistema de medida electrónico es aquel cuya finalidad es
obtener información acerca de un proceso físico y presentar dicha información en la forma adecuada a un observador u a otro sistema de control.
El resultado de la medida debe ser:
Objetivo (Independiente del observador) Empírico (Basado en la experimentación)
SISTEMA DE MEDIDA
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FUNCIONES DE UN SISTEMA DE MEDIDA En un sistema de medida se distinguen tres funciones principales,
estas son: Adquisición de datos
La información de las magnitudes físicas es adquirida y convertida
en una señal eléctrica. De esta etapa dependerán en buena parte las prestaciones del sistema de medida. La variable del mundo físico es convertida en una señal eléctrica mediante un dispositivo sensor a fin de ser procesada adecuadamente.
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FUNCIONES DE UN SISTEMA DE MEDIDA En un sistema de medida se distinguen tres funciones principales,
estas son: Procesamiento de datos
Consiste en el procesamiento, selección y manipulación de los datos,
la cual puede ser realizada por un DSP
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FUNCIONES DE UN SISTEMA DE MEDIDA Distribución de los datos
El valor medido se presenta a un observador o se transmite a otro
sistema.
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SISTEMA DE MEDIDA La señal procedente del sensor tiene algunas características que la
hacen poco adecuada para ser procesada: señal de pequeño nivel, espectro grande, falta de linealidad, etc. Estas características pueden ser corregidas en la etapa de acondicionamiento de la señal.
Análisis o acondicionamiento de la señal Consiste en el procesamiento, selección y manipulación de los
datos con arreglo a los objetivos perseguidos. La etapa de acondicionamiento de la señal consiste en realizar una o varias de las siguientes funciones:
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:SISTEMA DE MEDIDA Amplificación: Se realiza cuando se considera que el nivel típico
de salida del sensor es demasiado bajo. La amplificación se realiza con la ayuda de un amplificador operacional, el cual requiere de una serie de características importantes de entrada para minimizar los efectos de carga en la señal de salida.
Cuanto se pueda elevar los niveles de las señales, mejor será
porque los posibles ruidos que se introduzcan en el circuito resultarán cuantitativamente menores.
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Filtrado: Consiste en eliminar cierta banda de frecuencias de la señal. El intervalo de frecuencias que deja pasar un filtro es la banda de paso, el intervalo que no se deja pasar es la banda de rechazo y los límites entre ambos intervalos son las frecuencias de corte.
Linealización: Consiste en obtener una señal de salida que varíe
linealmente con la variable que se desea medir. Un caso bastante frecuente es la de un sensor donde la salida varía de forma exponencial con respecto a la variable a medir.
Conversión de señal: Se requiere cuando es necesario convertir un
tipo de variación eléctrica en otro. Por ejemplo, un gran número de sensores varían su resistencia como consecuencia de la variación de la variable a medir. En estos casos se requiere un circuito que convierta estos cambios de resistencia en una tensión o en una corriente.
Es bastante frecuente también en la transmisión de una señal (largas
distancias) la necesidad de realizar una conversión de tensión a corriente o la conversión de tensión a frecuencia.
Presentación o transmisión de la señal El valor medido se puede presentar a un observador (mediante un
display), almacenar (disco, chip de memoria) o transmitir a otro sistema de medida o de control.
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ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE MEDIDA
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ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE MEDIDA
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Procesador
ADQUISICIÓN DE DATOS
PROCESA-
MIENTO
DE DATOS DISTRIBUCIÓN DE DATOS
Entrada SalidaSensor
Acondicio-
namientoAcondicio-
namiento
Conversión
AD
Conversión
DA
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SISTEMAS DE MEDIDA MULTICANAL Sensor
1
ADCProce-
sadorDAC
MU
LT
IPL
EX
OR
AN
AL
ÓG
ICO
Canal 1
Salida
Acondicinador
1
Sensor
2Canal 1Acondicinador
2
Sensor
nCanal n
Acondicinador
n
Sensor
1
DAC
PR
OC
ES
AD
OR
Canal 1
Salida
Acondicinador
1
Sensor
2Canal 1Acondicinador
2
Sensor
nCanal n
Acondicinador
n
ADC
1
ADC
2
ADC
n
SISTEMAS DE MEDIDA MULTICANAL
Acondicionador
de señal de
temperaturaMedio de
transmisión
Sensor de
temperatura
Horno
industrial
Aislamiento
Controlador
de
temperatura
Transmisor Receptor
Resistencia
calefactora
220 V
-Medida de señales provenientes de un ser vivo.
- Diversas situaciones clínicas: diagnóstico, terapia, cirugía, etc.
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MAGNITUDES Y MEDIDAS Una magnitud es una propiedad física susceptible de ser medida
(temperatura, presión, velocidad, corriente, etc.). En el mundo físico existen seis tipos de magnitudes:
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ARQUITECTURA SISTEMAS DE INSTRUMENTACION
Centralizada: - Realiza la ejecución del algoritmo de medición y control en un
núcleo inteligente (centralizadamente).
- Procesos de pocas variables.
- Distancias cortas entre sensores y núcleo inteligente.
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ARQUITECTURA SISTEMAS DE INSTRUMENTACION
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ARQUITECTURA SISTEMAS DE INSTRUMENTACION
Distribuida: - Posee varios núcleos inteligentes.
- Número elevado de señales
- Dispersión geográfica grande.
- Comunicación con otros sistemas a través de un bus de proceso
digital.
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ARQUITECTURA SISTEMAS DE INSTRUMENTACION
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