INSTRUMENTACIÓN MECATRÓNICAINGENIERÍA MECATRÓNICA

PREPARATORIO Nº2“Adquisición de Datos”

ALEXANDER CORDOVA

Ing. Johana Tobar

Viernes 6 de Noviembre

SANGOLQUI-ECUADOR

TEMA: ADQUISICIÓN DE DATOS

OBJETIVO:

Verificar el comportamiento de los sensores a través de la adquisición de datos. Comprobar la precisión de la adquisición de datos. Comparar resultados calculados, simulados y medidos.

MATERIALES Y EQUIPOS:

Materiales:• Resistencias (de acuerdo al circuito de acondicionamiento)• Capacitores (de acuerdo al circuito de acondicionamiento)• Cables• Protoboard• Sensor analógico (sin acondicionamiento)• Arduino

Herramientas:• Multímetro• Fuente• Computador

PROCEDIMIENTO:

1. Armar el circuito acondicionador del sensor analógico.2. Realizar la programación en arduino para la adquisición de datos.3. Usando el hyperterminal realizar la lectura de la señal de salida del circuito.4. Verificar la lectura de los datos de salida con el uso del multimetro.5. Realizar el cuadro con los resultados obtenidos y comparar con los calculados y

simulados.

DESARROLLO

Circuito de acondicionamiento: Puente de Wheatstone

Ilustración 1: Circuito de Acondicionamiento - Puente de Wheatstone

V C=R2

R1+R2Vi

V B=R3

RX+R3Vi

Vo=V C−V B

Vo=( R2R1+R2

− R3RX+R3 )Vi

Asumo R1 = 1kΩ , R2 = 10kΩ; R3 = 360Ω

Para Rx = 36Ω con el sensor a plena iluminación y Vi = 5V

Vo=( 100001000+10000

− 36036+360 )5=0V

Para Rx = 3.6 MΩ con el sensor en la oscuridad y Vi = 5V

Vo=( 100001000+10000

− 3603.6 x106+360 )5=4.54495V

SIMULACIONES

Ilustración 2: Circuito acondicionado, resistencia mínima del sensor Rx=36Ω

Ilustración 3: Circuito acondicionado, resistencia máxima del sensor Rx=3.6MΩ

TABLA DE DATOS

Resistencia (Ω) V. Calculado (V) V. Simulado (V)

36 0,000 0,000180 1,212 1,210360 2,045 2,050

1800 3,712 3,7103600 4,091 4,090

18000 4,447 4,45036000 4,496 4,500

180000 4,535 4,540360000 4,540 4,540

1800000 4,544 4,5403600000 4,545 4,540

FUNCION TRANSFERENCIA

Tf=−3.97∗10−6 s+5.875∗10−6

s2+0.03167 s+0.07972

CONSULTA

1. Características de los sensores analógicos.

Un sensor analógico es aquel cuya salida varía de forma continua. Normalmente la información está en la amplitud. Cuando la información está en la frecuencia se denominan “cuasi-digitales.

El sensor analógico debe poseer ciertas propiedades indispensables como: calibración, rango de funcionamiento, confiabilidad, velocidad de respuesta, exactitud, precisión, sensibilidad, linealidad entre otros. Esto con el fin de que el control de la variable que se mida, se lleve a cabo de la mejor manera y en el menor tiempo posible.

Proveen una señal continua tanto en magnitud como en contenido espacial o temporal. (Vignoni, 2003)

Emiten una señal comprendida por un campo de valores instantáneos que varían en el tiempo.

Captan la señal de entrada y envían como salida una respuesta proporcional a ésta. A diferencia de los sensores digitales, estos tienen más de dos estados, envían datos

intermedios entres sus rangos máximos y mínimos

2. ¿Cómo realizar la adquisición de datos?

Para realizar la adquisición de datos se necesitan tres cosas básicas: Sensor Dispositivo DAQ Computador

Se entiende por Adquisición de datos a la acción de medir variables, convertirlas a formato digital, almacenarlas en un computador y procesarlas en cualquier sentido. Este proceso necesita de una interfaz entre el mundo físico y el computador que se suele denominar como tarjeta de adquisición de datos.2

La capacidad de un sistema de adquisición de datos para medir los distintos fenómenos depende de los transductores para convertir las señales de los fenómenos físicos mensurables en la adquisición de datos por hardware.

Las señales pueden ser digitales o analógicas en función del transductor utilizado.

1. Conversión de la magnitud a una señal eléctrica: Utilizar el sensor adecuado para medir la variable y convertirla en una señal analógica de voltaje o corriente.

2. Adaptación de la señal eléctrica para su lectura digital: En esta etapa se resuelven problemas como ruido, amplitud, potencia de señal o la no linealidad de la misma.

3. Sistema hardware de adquisición de datos, generalmente a través de un computador: Traducción de la señal eléctrica a lenguaje binario donde podrá ser almacenado en un computador para ser analizado o desplegados en una pantalla para simplemente visualizarlos.

3. ¿Qué es el hyperterminal y cómo usarlo?

HyperTerminal es un programa que se puede utilizar para conectar con otros equipos, sitios Telnet, sistemas de boletines electrónicos (BBS), servicios en línea y equipos host, mediante un módem, un cable de módem nulo o Ethernet. (Microsoft, 2005)

Para confirmar que el módem está bien conectado o ver su configuración, puede enviar comandos a través de HyperTerminal y ver los resultados. HyperTerminal ofrece la funcionalidad de desplazamiento, que le permite revisar el texto recibido que sobrepase el espacio de la pantalla.

HyperTerminal sirve también para transferir archivos grandes de un equipo a un equipo portátil a través del puerto serie, en lugar de realizar la configuración del portátil en una red.

Puede utilizar HyperTerminal para ayudar a depurar el código fuente desde un terminal remoto. También puede utilizar HyperTerminal para comunicarse con los equipos antiguos basados en caracteres.

Pasos para configurar la conexión:

1. Abrir el programa Hyper Terminal

Ilustración 4: Programa HyperTerminal

2. Asignar un nombre en la ventana de Descripción de la conexión

Ilustración 5: Descripción de la conexión

3. En la ventana Conectar a se elige el puerto de comunicación en donde se va a realizar la conexión

Ilustración 6: Ventana Conectar a:

4. Se configura los datos de las Propiedades del COM

Ilustración 7: Ventana Propiedades del COM

5. Al abrirse la ventana del Hyper Terminal se presiona la tecla Intro y se puede observar los datos de la conexión.

Ilustración 8: Conexión del HyperTerminal

4. ¿Cómo comprobar la velocidad de transmisión de los datos?

Determinar el tamaño del archivo que se trasfiere. Determine el tamaño de transferencia de la información. Determine la relación entre la unidad medida mostrada y la de todo el archivo. Convierte la unidad de medida en tamaño completo del archivo. Realizar la relación de tamaño de archivo con la velocidad de transferencia.

5. ¿Qué es la sensibilidad de la tarjeta y como comprobarla?

La sensibilidad de la tarjeta de adquisición de datos es la resolución que esta posee. La Resolución de la tarjeta es el número de bits del CAD para cuantizar nivelesEjemplos:Con 3 bits se tienen 23 = 8 nivelesCon 12 bits se tienen 212 = 4.096 nivelesCon 16 bits se tienen 216 = 65536

Con mayor resolución se obtiene una representación más precisa de la señal.

Ilustración 9: Gráfico representativo de resolución de una tarjeta DAQ (DTE, 2010)

PREGUNTAS

1. Explique de qué manera se ve afectada la adquisición de los datos por la velocidad de transmisión.

Al existir un retardo significativo en la adquisición de datos, además de mostrar información a destiempo, se interrumpen los datos siguientes, haciendo que no se perciba uno o varios datos durante el retardo de la adquisición y perdiendo información valiosa.

2. Explique porque escogió ese circuito de acondicionamiento, en base a qué criterios de diseño.

El puente de Wheatstone permite acondicionar la señal de salida de sensores que presenten cambios de resistencia como salida. De esta forma se puede obtener una señal de voltaje a la salida del circuito mediante divisores de tensión que se pueden manipular según la entrada de voltaje necesaria en la entrada del dispositivo de adquisición de datos.

3. Explique que se requiere tomar en cuenta para obtener la mayor precisión en los datos adquiridos.

Un correcto acondicionamiento de señal, en donde se aproveche al máximo el rango de entrada del dispositivo DAQ.

La velocidad de transmisión de datos. Sensor apropiado para el fenómeno de medición Evitar errores de redondeo y cuantificación durante el proceso de adquisición.

BIBLIOGRAFÍADTE. (19 de 05 de 2010). DTE. (U. d. Valladolid, Editor, & J. M. Ruiz Gonzales, Productor)

Recuperado el 24 de 11 de 2014, de http://www.dte.eis.uva.es/Docencia/ETSII/SPTP/archivos/TARJETAS-ADQ-DATOS-pantalla.pdf

Microsoft. (01 de 2005). Microsoft. Obtenido de http://msdn.microsoft.com/es-es/library/cc736511(v=ws.10).aspx

Reyes, L. (2010). Sistemas de Adquisición de datos. Antioquia.

Vignoni, J. R. (2003). Instrumentación y Comunicaciones Industriales. Recuperado el 25 de 11 de 2014, de http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/procesos/transparencia/Sensores.pdf

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS

INGENIERIA MECATRONICA

LABORATORIO DE INSTRUMENTACION MECATRONICA

PRACTICA N°2

ADQUISICION DE DATOS

INTEGRANTES: VIERNES 9:30-10:30

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TABLA DE DATOS

Resistencia (Ω)

V. Calculado

(V)

V. Simulado

(V)

V. Medido (V)

36 0,000 0,000 180 1,212 1,210 360 2,045 2,050

1800 3,712 3,710 3600 4,091 4,090

18000 4,447 4,450 36000 4,496 4,500

180000 4,535 4,540 360000 4,540 4,540

1800000 4,544 4,540 3600000 4,545 4,540