Introduccióna la

Intrumentación

Lección 1

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Control de Procesos

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Operador

SISTEMADE

CONTROL

PLANTAo

PROCESO

Consigna Entrada Salida

Operador

SISTEMADE

CONTROL

PLANTAo

PROCESO

ConsignaSeñales de

mando Salida

Potencia

AC

TUA

DO

RES

DISPOSITIVOS DE SEÑAL DISPOSITIVOS DE POTENCIA

Control de Procesos

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Operador

SISTEMADE

CONTROL

PLANTAo

PROCESO

ConsignaSeñales de

mando

Perturbaciones

AC

TUA

DO

RES

Nodosuma

+ -

Señal deerror

Variable regulada

Lazo de realimentación

Salida

Control de Procesos PR

OC

ESO

SISTEMA DE CONTROL

Visualizador

SENSOR ACONDICIONAMIENTO

ACTUADOR

TRANSMISOR

RECEPTOR

Señaleléctrica

Variablefísica

Señalmedida

Señalmando

Medio detransmisión

SISTEMA DE MEDIDA

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Sistemas de medida

textADQUISICIÓN

DE DATOSPROCESAMIENTO

DE DATOSDISTRIBUCIÓN

DE DATOS

SISTEMA DE MEDIDA

Entrada(Valor verdadero) Salida

(Valor medido)

SISTEMA DEMEDIDA

- Temperatura - Presión - Velocidad - Luz - pH etc.

- Visualización

- Almacenamiento

- Transmisión

ENTRADAS SALIDAS

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Sistemas de medida

Procesador

ADQUISICIÓN DE DATOSPROCESA-

MIENTODE DATOS DISTRIBUCIÓN DE DATOS

Entrada SalidaSensor Acondicio-

namiento Acondicio-namiento

ConversiónAD

ConversiónDA

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Sistemas de medida

Sensor1

ADC Proce-sador DAC

MU

LTIP

LEXO

RA

NA

LÓG

ICO

Canal 1

Salida

Acondicinador1

Sensor2Canal 1 Acondicinador

2

Sensorn

Canal n Acondicinadorn

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Sistemas de medida

Sensor1

DAC

PRO

CES

AD

OR

Canal 1

Salida

Acondicinador1

Sensor2Canal 1 Acondicinador

2

SensornCanal n Acondicinador

n

ADC1

ADC2

ADCn

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Ejemplo de sistema de medida

Acondicionadorde señal detemperatura

Medio detransmisión

Sensor detemperatura

Hornoindustrial

Aislamiento

Controladorde

temperatura

Transmisor Receptor

Resistenciacalefactora

220 V

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Topología de estrella

Valores deconsignas

SISTEMADE MEDIDA

1

n

32

..

.

1 m32 ..

NÚCLEO INTELIGENTE

SISTEMADE

CONTROL

1 n32

1

n

32

..

.

... .

P R O C E S OValoresreales de

lasvariables

SENSOR1

SENSOR2

SENSOR3

SENSORn

ACTUADOR1

ACTUADOR2

ACTUADOR3

ACTUADORm

Señales de sensores Señales de mando

Valoresmedidos

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Topología de Buses

NÚCLEOINTELIGENTE

M

NÚCLEOINTELIGENTE

1

NÚCLEOINTELIGENTE

2

NÚCLEOINTELIGENTE

3

NÚCLEOINTELIGENTE

N

BUS DE CAMPO

BUS DE PROCESO

SENSOR SENSOR ACTUADORACTUADOR SENSOR

P R O C E S O

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Características estáticas. Curva de calibración

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Salida

Magnitud a medir

Salida

Magnitud a medir

(a) (b)

Características estáticas. Curva de calibración

Sensibilidad

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Salida,Y

YS

YI

Salida a fondode escala

YS-YI

Campo de medidaAlcance=XS-XI

XIlímite

inferior

Xslímite

superior

Magnitud a medir, X

No linealidad

%Xh

s

1001 %Xh

s

1002

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Salida

Magnitud,X

XSXI

Curva real

Curvalinealizada

h2

Salida

Magnitud,X

XSXI

Curva real

Curvalinealizada

Desviaciónmáxima

(a) (b)

h1

Zona muerta

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ResistenciaT2-T3

360º0º

Zona muerta

Zona muertamα Terminales

T1 T2 T3

α

(a) (b)

Ángulo de giro,

mα

Resolución, histéresis, saturación

Resolución

Salida,Y

Magnitud amedir,X

X

Y1

Y2

Salida

Magnitud amedir,X

Xsat

Histéresis

Saturación

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Salida

Tensión de entrada, (V)

000

001

010

011

100

101

110

111

0,500 1,000

Errores

exactoValormedidoValor

exactoValorexactoValormedidoValor

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Operación Resultado Resultado corregido

Suma

Diferencia

Producto*

Cociente*

Propagación de errores

bkbaka 21 bkakba 21 222

1 bkakba

bkbaka 21 bkakba 21 222

1 bkakba

bkbaka 21 21 kkabab 22

21 kkabab

bkbaka

2

1

21 kk

ba

ba

22

21 kk

ba

ba

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Calibración

Salida

Magnitud amedir

S1Δ

ΔS2

Instrumento 1

Instrumentoideal

Instrumento 2

iα

2α

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Calibración

Salida

X

Salida

X

Salida

XXn

Yn

Respuestareal

Respuestabuscada

(a) (b) (c)

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Características dinámicas

y(t)G(t)

(a)

(b)

x(t)

valorfinal

valorinicial

y(t)

error(t)

t

t

t

x(t)

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Características dinámicas

x(t)

y(t)

(a) (b)

x(t)

y(t)

retraso VALOR“EXACTO”

VALOR“EXACTO”

t

t t

t

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Características dinámicas

t

t

t

t

t

t

t

t

t t

f f

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Características dinámicas

log

loglog

log

)G(ω

)(G

BANDAPASANTE

BANDAPASANTE

0º

0

90º

0º

(a) (b)

)(G

CAMBIO DEFASE

CAMBIO DEFASE

)(G

90º

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Características dinámicas

Tπ21

T

DESARROLLO ENSERIE DE FOURIER

t t

f f

100V

...VVVTHD(%)

f

2n

22

21

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Características dinámicas

loglog

B

0

(a) (b)

3dBB'

B

3dB

B'

HLH

HB LHB -

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Características dinámicas

(a)

x y

x

y

y

(b)

(c)

(d)

t

t

t

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Sistemas de primer orden

t

F e1X)t(x

toleranciapermitida

por la precisión

t

ts

tr

x(t)

xF

0,9xF

0,1xF

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Sistemas de segundo orden

X(t)

t

(a) (c)

t

XF

(b)

t

X(t) X(t)

XF XF

toleranciapermitida

por la precisión

t

ts

tu

x(t)

xF

xmax

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