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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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