J.I.Escudero, M.Parada, F.Simón ITMM 0-1

0.INTRODUCCIÓN La forma más adecuada de medir y controlar un proceso

industrial, hoy día, es a través de un sistema inteligente

basado en un procesador digital. En definitiva utilizando un

sistema informático (hardware - software).

Para que esto sea posible, las señales físicas (temperatura,

presión, longitud, tensión, etc.) que definen a ese proceso

deben llegar, de forma adecuada, al sistema informático.

Para conseguirlo se utiliza un TRANSDUCTOR cuya misión

consiste en convertir esas señales físicas de cualquier

tipo, en señales, exclusivamente eléctricas. Se entiende por

señal eléctrica aquella en la que varía algún parámetro

eléctrico (tensión, intensidad, resistencia, capacidad,

inducción, etc.).

Nosotros trataremos los transductores como "cajas negras".

En los catálogos de los distintos fabricantes de

transductores, encontraremos estos dispositivos ordenados

por el tipo de señales físicas sobre las que actúan o bien

por el tipo de señal eléctrica que produce. Así, para medir

temperatura tenemos entre otros:

Métodos resistivos: RTD (PT 100), TERMISTORES

Métodos termoeléctricos: TERMOPAR (mV/ºC)

Métodos ópticos: PIRÓMETROS de radiación

PROCESO TRANSDUCTOR

Señales Físicas

Señal Eléctrica

Al Sistema Informático

?

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La salida del transductor es analógica y por tanto no se

puede conectar directamente al sistema informático. Para

ello hace falta aún un dispositivo adicional que se llama

SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS (SAD) y cuyo principal

componente es el CONVERTIDOR ANALÓGICO/DIGITAL (ADC). Este

dispositivo que, como su propio nombre indica, recibe como

entrada la señal analógica (suele ser una tensión) y la

convierte en una señal digital que ya es admitida por el

sistema informático. La salida del ADC puede ser en serie,

utilizando una señal de reloj para sincronizar la

información, o en paralelo.

Un sólo convertidor ADC puede ser un SAD si la señal

eléctrica producida por el transductor es una tensión y se

encuentra en el mismo rango que el ADC. Como esto raramente

ocurre, debido a que, por ejemplo, el transductor produce

una señal eléctrica que se trata de una variación de

resistencia, de capacidad, etc. o incluso en el caso de

tensiones, el rango no coincide con el del ADC, se necesita

un ACONDICIONADOR DE SEÑAL cuya misión consiste en adaptar

la señal eléctrica producida por el transductor a la entrada

de ADC.

Este acondicionador de señal posee como primer elemento un

CIRCUITO DE INTERFAZ al cual le llega la señal procedente

del transductor. Su misión consiste en convertir esa señal

eléctrica en tensión. A continuación aparece un

AMPLIFICADOR/REDUCTOR cuya tarea consiste en adecuar el

ACONDICIONADOR DE SEÑAL

CONVERTIDOR A/D (ADC)

Señal Eléctrica

Señal Analógica

Señal Digital

SAD

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intervalo de tensión de salida del transductor al intervalo

de tensión de entrada con el que trabaja el ADC (rango) y al

cual le suministra la información que produce.

Otros elementos pueden aparecer en un SAD. Así, es posible

que aparezcan FILTROS los cuales seleccionan determinadas

frecuencias de la señal dentro del espectro. Con ello se

consigue evitar el ruido que suele acompañar a las medidas.

También pueden aparecer MULTIPLEXORES analógicos cuando

disponemos de varias señales de entradas y en cada caso

podemos elegir cual de ellas debe llegar al ADC. Por último,

indicar también la posibilidad de encontrarnos dentro del

SAD con un SAMPLE & HOLD, su misión consiste en estabilizar

la señal analógica suministrada al ADC el tiempo necesario

para que el convertidor lleve a cabo su conversión a

digital.

La estructura típica que vamos a tener, por tanto, para un

SAD será:

CIRCUITO DE INTERFAZ

Señal Eléctrica

AmplificadorSalida

Tensión (V)

ACONDICIONADOR DE SEÑAL

MUX AMP S/H ADC

Salida Digital

Entradas Analógicas

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pudiendo variar a veces el orden de los elementos y aparecer

dispositivos adicionales como filtros etc.

Las entradas del multiplexor (MUX) al provenir de

transductores distintos pueden tener diferentes rangos de

tensión. Pero el ADC trabaja entre un rango determinado de

valores lo que implica que algunas de las entradas tienen

que ser más amplificadas que otras por lo que la ganancia

del amplificador no puede ser fija sino que tiene que ser

controlable.

Para seleccionar la entrada del multiplexor se deben

utilizar las entradas de selección. Si, por ej. se tienen 4

entradas de señal, se necesitan dos entradas de selección

digitales que seleccionarán la entrada analógica indicada.

Estas mismas entradas de selección son las que en general,

se van a utilizar para seleccionar la ganancia del

amplificador tal como se muestra en la fig. En algunos

casos, sin embargo, se utilizaran entradas distintas para

seleccionar cada cosa.

MUX AMP

S1 S2

0-0.1V 0-1 V 0-10V 0-1V