ADQUISICIÓN DE DATOS
El presente contenido está pensado para que personas con fundamentos de circuitos eléctricos aborden de manera autodidacta o complementaria a un curso presencial de adquisición de datos.
El material disponible en este curso está pensado como apoyo a la asignatura de Sistemas de adquisición de datos de Tecnología en Electrónica del ITM, la información que haya sobre evaluación y fechas específicas está pensada para los estudiantes del grupo 2 de dicha asignatura.
Sin embargo se invita cualquier visitante de este página a utilizar para su aprendizaje los recursos compartidos y a resolver cualquier duda mediante la sección de contacto de este sitio, dejando de lado las fechas y compromisos evaluativos.
El material disponible en este curso está pensado como apoyo a la asignatura de Sistemas de adquisición de datos de Tecnología en Electrónica del ITM, la información que haya sobre evaluación y fechas específicas está pensada para los estudiantes del grupo 2 de dicha asignatura.
Sin embargo se invita cualquier visitante de este página a utilizar para su aprendizaje los recursos compartidos y a resolver cualquier duda mediante la sección de contacto de este sitio, dejando de lado las fechas y compromisos evaluativos.
Contenido
A continuación encontrarán la información de contenido del curso. Adicionalmente encontrarán el microcurrículo la asignatura de Sistemas de adquisición de datos y compromiso evaluativo para los alumnos que siguen este curso en el ITM.
calendario_adq_2020_-1.pdf | |
File Size: | 1238 kb |
File Type: |
Microcurriculo sistemas de adquisicion de datos.pdf | |
File Size: | 332 kb |
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fde_049_compromiso_academico_adquisicion_-2020-1.pdf | |
File Size: | 239 kb |
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En la siguiente imagen se resume el cronograma de actividades para el semestre
INTRODUCCIÓN
La adquisición de datos es el proceso mediante el cual se toman variables físicas de un proceso, se miden mediante sensores que las convierten en señales eléctricas, se muestrean estas señales y se digitalizan para ser procesadas, almacenadas o visualizadas mediante un quepo de cómputo.
Como se muestra en la siguiente figura, un sistema de adquisición de datos generalmente está formado por:
Como se muestra en la siguiente figura, un sistema de adquisición de datos generalmente está formado por:
- Una serie de sensores o transductores que toman la variable física y la transforman en una señal eléctrica
- Un circuito de acondicionamiento de señal que procesa la señal eléctrica entregada por el sensor y la trasnforma en un formato adecuado para ser fácilmente digitalizada. En este circuito también pueden realizarse funciones como el filtrado de ruido.
- Un conversor análogo digital
- Un PC donde se puede procesar, almacenar o visualizar la información de los sensores.
En este curso se abordarán los diferentes componentes de este tipo de sistemas y el objetivo será el de diseñar implementar un sistema completo de adquisición de datos durante el desarrollo del curso. En rasgos generales los contenidos del curso son los siguientes:
En cada sección encontrarán una breve descripción, material de apoyo y talleres. Al final de esta página encontrarán la información concerniente a prácticas de laboratorio.
- Sensores: definicón, tipos y elección
- Circuitos de acondiconamiento de señal:
- Amplificadores operacionales como elemento de acondicionamiento de señal (comparadores, operaciones entre señales, generadores y filtros)
- Acondicionamiento de sensores resisitivos
- Conversores análogo digitales
- Software de programación LabView para el diseño de sistemas de adquisición
En cada sección encontrarán una breve descripción, material de apoyo y talleres. Al final de esta página encontrarán la información concerniente a prácticas de laboratorio.
SENSORES - UNA INTRODUCCIÓN
En esta parte del curso, haremos una introducción a las más importantes características de un sensor, os tipos de sensores que existen y algunos conceptos básicos de su acondicionamiento.
Hablaremos en especial del acondicionamiento de sensores resistivos, los cuales son los sensores mas comunes d encontrar sin acondicionamiento integrado.
A continuación e encontrarán las diapositivas de clase y algunos documentos interesantes: un documento sobre sensores resistivos muy completo, otro sobre sensores capacitivos y uno con algunos circuitos básicos de acondicionamiento que pueden resultar útiles.
También van a encontrar algunos interesantes sobre los diferentes tipos de sensores.
Hablaremos en especial del acondicionamiento de sensores resistivos, los cuales son los sensores mas comunes d encontrar sin acondicionamiento integrado.
A continuación e encontrarán las diapositivas de clase y algunos documentos interesantes: un documento sobre sensores resistivos muy completo, otro sobre sensores capacitivos y uno con algunos circuitos básicos de acondicionamiento que pueden resultar útiles.
También van a encontrar algunos interesantes sobre los diferentes tipos de sensores.
El siguiente video habla de sensores capacitivos e inductivos. A pesar de estar en infles lo puse por tener un contenido muy interesante, esperando que esto no sea un obstáculo ;)
Presentación de clase.pdf | |
File Size: | 1954 kb |
File Type: |
Documento guia-introduccion_a_los_sensores.pdf | |
File Size: | 1609 kb |
File Type: |
Documento guía_acondicionamiento_de_sensores_resistivos.pdf | |
File Size: | 1174 kb |
File Type: |
sensores resistivos.pdf | |
File Size: | 1018 kb |
File Type: |
sensoresc capacitivos.pdf | |
File Size: | 130 kb |
File Type: |
analog sensor conditioning circuits overview.pdf | |
File Size: | 269 kb |
File Type: |
En los siguiente videos verán un clase mas completa sobre el tema de sensores inductivos y sensores capacitivos, por si quieren profundiza un poco en el tema.
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Un video para que recuerden como se obtiene la ecuación del puente de wheatstone.
LABVIEW
LabView es una plataforma de desarrollo basada en un lenguaje de programación gráfico desarrollada por National Instruments.
Como es particularmente adecuada para el desarrollo de sistemas de adquisición de datos, la utilizaremos en este curso.
Al inicio del curso veremos una introducción a esta plataforma y en sesiones posteriores seguiremos trabajando en los aspectos de la programación mas necesarios para el curso.
A continuación encontrarán un documento introductorio con las bases de la forma de programación y algunos ejercicios. Aunque trabajemos en una versión diferente de LabView, estos elementos básicos serán casi iguales en cualquiera de ellas.
Como es particularmente adecuada para el desarrollo de sistemas de adquisición de datos, la utilizaremos en este curso.
Al inicio del curso veremos una introducción a esta plataforma y en sesiones posteriores seguiremos trabajando en los aspectos de la programación mas necesarios para el curso.
A continuación encontrarán un documento introductorio con las bases de la forma de programación y algunos ejercicios. Aunque trabajemos en una versión diferente de LabView, estos elementos básicos serán casi iguales en cualquiera de ellas.
curso_labview6i.pdf | |
File Size: | 2702 kb |
File Type: |
También pueden encontrar información básica en los siguientes videos.
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INTRODUCCIÓN AL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
as primeras clases del curso describiremos los siguientes temas:
- Que es un sistema de adquisición de datos.
- En que consiste, en forma general, realizar un acondicionamiento de señal para un sensor.
- Qué papel cumplen los amplificadores operacionales en el acondicionamiento de las señales.
- Una introducción a la utilidad, funcionamiento y principales características de los amplificadores operacionales.
introduccion_al_amplificador_2019_2docx.pdf | |
File Size: | 2757 kb |
File Type: |
De forma general, para el tema de amplificadores operacionales seguiremos principalmente el texto Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados Lineales de Robert F. Couhlin y Frederick F. Driscol. Pueden verlo en el siguiente link:
Libro guía
Para esta sección del curso se recomienda la lectura de los dos primeros capítulos de dicho libro, en especial las secciones 1-0, 1-2,1-4, 1-6, 2-1, 2-2, 2-3 y 2-4.
A continuación encontrarán la presentación de clase.
Libro guía
Para esta sección del curso se recomienda la lectura de los dos primeros capítulos de dicho libro, en especial las secciones 1-0, 1-2,1-4, 1-6, 2-1, 2-2, 2-3 y 2-4.
A continuación encontrarán la presentación de clase.
introduccion.pdf | |
File Size: | 1258 kb |
File Type: |
A continuación verán un breve vídeo que explica algunos conceptos básicos de amplificador operacional.
CONFIGURACIONES BÁSICAS DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Siguiendo con el tema del amplificador operacional estudiaremos los siguientes temas:
- El amplificador operacional en lazo abierto: comparadores de voltaje. Esto incluye comparadores de nivel y detectores de cruce por cero.
- El amplificador operacional con relimentación negativa: Se verán las reglas básicas para analizar un circuito de este tipo y las configuraciones mas básicas, entre las cuales se encuentran el amplificador inversor y no inversor, sumador, restador, integrador y derivador.
A continuación se encuentra la presentación de clase.
presentación_2_otras_configuraciones.pdf | |
File Size: | 737 kb |
File Type: |
En el siguiente video encontrarán un buen resumen de las configuraciones más básicas del amplificador operacional.
Taller
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El amplificador operacional con polarización única
A continuación encontrarán un par de documentos en los cuales se discute el tema de las consideraciones que se deben tener si no se usa polarización dual en el amplificador operacional.
demystifyingsinglesupply.pdf | |
File Size: | 114 kb |
File Type: |
single_supply_operation.pdf | |
File Size: | 79 kb |
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TRANSFORMACIÓN LINEAL DE UNA SEÑAL
En algunos casos será necesario hacer un acondicionamiento de la señal que corresponde a la ecuación de una línea recta.
Teniendo en cuenta que el amplificador operacional permite hacer operaciones entre señales, es posible realizar este acondicionamiento con amplificadores operacionales.
En el siguiente documento, que es un reporte de aplicación, encontrarán como realizar acondicionamientos de este tipo, para una ecuación del tipo y=mx+b, utilizando amplificadores operacionales con polarización única.
Teniendo en cuenta que el amplificador operacional permite hacer operaciones entre señales, es posible realizar este acondicionamiento con amplificadores operacionales.
En el siguiente documento, que es un reporte de aplicación, encontrarán como realizar acondicionamientos de este tipo, para una ecuación del tipo y=mx+b, utilizando amplificadores operacionales con polarización única.
cas.pdf | |
File Size: | 138 kb |
File Type: |
INTRODUCCIÓN AL ARDUINO
En este curso utilizaremos el Arduino como una herramienta para hacer la interfaz de comunicación entre los circuitos de medición y el computador. Hemos elegido esta herramienta por su bajo coste y facilidad de programación, ante la falta de tarjetas de adquisición de datos.
Dado que esta será simplemente una herramienta para un fin (y teniendo en cuenta el contenido principal del curso y las limitaciones de tiempo), en este curso no se pretende profundizar en la programación no de Arduino, ni en general de microcontroladores o dispositivos programables; por este motivo se explicarán de forma concisa las herramientas necesarias para las aplicaciones que se realizarán en las prácticas del curso. (Básicamente necesitaremos aprender a leer y escribir en un puerto digital, leer un puerto análogo y manejar el puerto serial, que son acciones básicas y fáciles de hacer en Arduino).
Una gran ventaja de la plataforma Arduino, es la gran cantidad de información que encontrarán en línea sobre el tema.
Recuerden que en la página https://www.arduino.cc/ podrán encontrar mucha información y descargar el software para programación; sin embargo tengan en cuenta que también encontrarán mucha otra información de diversas fuentes, por ser un sistema muy utilizado.
A continuación encontrarán la presentación de clase, donde están los ejemplos de los programas básicos que realizaremos en clase.
No duden en consultar cualquier inquietud que tengan.
Dado que esta será simplemente una herramienta para un fin (y teniendo en cuenta el contenido principal del curso y las limitaciones de tiempo), en este curso no se pretende profundizar en la programación no de Arduino, ni en general de microcontroladores o dispositivos programables; por este motivo se explicarán de forma concisa las herramientas necesarias para las aplicaciones que se realizarán en las prácticas del curso. (Básicamente necesitaremos aprender a leer y escribir en un puerto digital, leer un puerto análogo y manejar el puerto serial, que son acciones básicas y fáciles de hacer en Arduino).
Una gran ventaja de la plataforma Arduino, es la gran cantidad de información que encontrarán en línea sobre el tema.
Recuerden que en la página https://www.arduino.cc/ podrán encontrar mucha información y descargar el software para programación; sin embargo tengan en cuenta que también encontrarán mucha otra información de diversas fuentes, por ser un sistema muy utilizado.
A continuación encontrarán la presentación de clase, donde están los ejemplos de los programas básicos que realizaremos en clase.
No duden en consultar cualquier inquietud que tengan.
clase_arduino.pdf | |
File Size: | 1296 kb |
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AMPLIFICADORES DIFERENCIALES Y DE INSTRUMENTACION
Siguiendo con el tema de los amplificadores operacionales, estudiaremos las configuraciones del amplificador diferencial y el amplificador de instrumentación.
Este tema está muy relacionado con lo que son las señales en modo diferencial, muy utilizadas para la medición en sistemas de adquisición de datos, sobre todo con ciertos tipos de sensores.
Este tema está muy relacionado con lo que son las señales en modo diferencial, muy utilizadas para la medición en sistemas de adquisición de datos, sobre todo con ciertos tipos de sensores.
presentacion 4 amplificador de instrumentacion.pdf | |
File Size: | 846 kb |
File Type: |
LABVIEW Y PUERTO SERIAL
En el trabajo en este curso será necesario usar el puerto serial para comunicarnos con LabView. En el siguiente video pueden ver como hacer una comunicación básica.
En este video se explica como hacer una comunicación con serial, pero haciendo uso de comunicación por eventos, lo cual será más optimo.
En el siguiente video verán como modificar el programa para poder recibir en labview varios datos al mismo tiempo
En el siguiente video verán cómo modificar el programa anterior para realizar el guardado de datos en un archivo
CONVERSORES ANÁLOGO DIGITALES
El conversor análogo digital es el corazón de la adquisición de una señal análogo, por lo cual es muy importante conocer su funcionamiento y características.
En los siguientes documentos pueden encontrar información de interés sobre el tema:
En el capítulo 2 de el siguiente texto pueden leer sobre el converso análogo digital
En los siguientes documentos pueden encontrar información de interés sobre el tema:
En el capítulo 2 de el siguiente texto pueden leer sobre el converso análogo digital
data-acquisition-handbook.pdf | |
File Size: | 2941 kb |
File Type: |
En la sección 5 del siguiente texto encontrarán el tema:
da-ad.pdf | |
File Size: | 560 kb |
File Type: |
Existen muchos tipos de conversor análogo digital. En los siguientes videos verán algunos de los principales
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Taller
A continuación encontrarán el talle propuesto para preparar el segundo quiz
taller_2_2019_1.docx | |
File Size: | 56 kb |
File Type: | docx |
COMPARADORES CON HISTÉRESIS
En esta sección estudairemos el amplificador operacional cuando se utiliza con realimentación positiva, caso en el cual se comporta como un comparador con histéresis.
Este tema lo pueden estudiar en el libro guía en el capítulo 4. Se recomienda la lectura de las secciones 4-0 a 4-5.
A continuación encontrarán la presentación de clase.
Este tema lo pueden estudiar en el libro guía en el capítulo 4. Se recomienda la lectura de las secciones 4-0 a 4-5.
A continuación encontrarán la presentación de clase.
presentacion_3_comparadores_de_voltaje.pdf | |
File Size: | 858 kb |
File Type: |
12. GENERADORES DE SEÑAL
En esta sección nos concentraremos en circuitos basados en amplificadores operacionales cuya función es la de generar por si mismos una señal periódica en el tiempo. Nos concentraremos en algunas de las formas de onda más usadas, como son la onda cuadrada, triangular y diente de sierra.
Este tema lo pueden consultar en el capitulo 6 del libro guía del curso.
A continuación encontrarán las diapositivas de clase.
Este tema lo pueden consultar en el capitulo 6 del libro guía del curso.
A continuación encontrarán las diapositivas de clase.
generadores_de_señal_2.pdf | |
File Size: | 1565 kb |
File Type: |
FILTROS
En esta sección nos concertaremos en la respuesta en frecuencia de los circuitos, para analizar cómo circuitos basados en amplificadores operacionales y capacitores pueden usarse para filtrar ciertas frecuencias de una señal de interés. En el capitulo 11 del libro guía pueden encontrar este tema.
A continuación quedan las diapositivas de clase.
A continuación quedan las diapositivas de clase.
filtros_activos.pdf | |
File Size: | 1449 kb |
File Type: |
A continuación encontrarán un taller para los temas de comparadores con histéresis, generadores de señal y filtros activos
taller_3_2018_1.docx | |
File Size: | 193 kb |
File Type: | docx |
puntos_adicionales_taller_3.docx | |
File Size: | 63 kb |
File Type: | docx |
PRACTICAS DE LABORATORIO
A continuación encontrarán las guías para las prácticas de laboratorio y el calendario de prácticas (fechas en las que se realizará cada práctica).