Adquisición de datos

Los sensores analógicos normalmente nos dan señales de mV o mA, con lo cual es necesario ampliar la señal para que sea más inmune a las interferencias.

La adquisición de datos (DAQ) es el proceso de medir con una PC un fenómeno eléctrico o físico como voltaje, corriente, temperatura, presión o sonido. Un sistema DAQ consiste de sensores, hardware de medidas DAQ y una PC con software programable. Comparados con los sistemas de medidas tradicionales, los sistemas DAQ basados en PC aprovechan la potencia del procesamiento, la productividad, la visualización y las habilidades de conectividad de las PCs estándares en la industria proporcionando una solución de medidas más potente, flexible y rentable.

¿Qué es un Sensor?

La medida de un fenómeno físico, como la temperatura de una habitación, la intensidad de una fuente de luz o la fuerza aplicada a un objeto, comienza con un sensor. Un sensor, también llamado un transductor, convierte un fenómeno físico en una señal eléctrica que se puede medir. Dependiendo del tipo de sensor, su salida eléctrica puede ser un voltaje, corriente, resistencia u otro atributo eléctrico que varía con el tiempo. Algunos sensores pueden requerir componentes adicionales y circuitos para producir correctamente una señal que puede ser leída con precisión y con toda seguridad por un dispositivo DAQ.

¿Qué es un Dispositivo DAQ?

El hardware DAQ actúa como la interfaz entre un PC y señales del mundo exterior. Funciona principalmente como un dispositivo que digitaliza señales analógicas entrantes para que un PC pueda interpretarlas. Los tres componentes clave de un dispositivo DAQ usado para medir una señal son el circuito de acondicionamiento de señales, convertidor analógico-digital (ADC) y un bus de PC. Varios dispositivos DAQ incluyen otras funciones para automatizar sistemas de medidas y procesos. Por ejemplo, los convertidores digitales-analógicos (DACs) envían señales analógicas, las líneas de E/S digital reciben y envían señales digitales y los contadores/temporizadores cuentan y generan pulsos digitales.

¿Cómo elegir un DAQ?

1. ¿Qué tipos de señales necesito para medir o generar? Analógicas y/o digitales.
2. ¿Necesito acondicionamiento de señales? Funciones especiales.
3. ¿Qué tan rápido necesito adquirir o generar muestreos de la señal? Frecuencia de muestreo.
4. ¿Cuál es el menor cambio en la señal que necesito detectar? Resolución.
5. ¿Cuánto error de medida permite mi aplicación? Precisión.

Modos de medida

Aunque es común para nosotros trabajar con todo refenciado a tierra, no es ni con mucho el mejor modo para realizar mediciones. 

Los fabricantes de interfaces para sistemas de adquisición de daro y control ofrecen tres alternativas de conexión para señales a medio o detectar:

• Modo referenciado con conexión simple o RSE (Referenced Single Ended)
  
• Modo no referenciado con conexión simple NRSE (Non Referenced Single Ended)
  
• Modo diferencial DIFF (Differencial)
  

Los modos de conexión simple, (RSE y NRSE) son aquellos en los cuales todas las señales análogas de entrada son referenciadas en la interface a una tierra común. Las señales de entrada se conectan mediante un circuito multiplexor MUX al terminal positivo del amplificador de instrumentación y el punto de tierra común se conecta al terminal negativo del amplificador de instrumentación.

Los modos con conexión simple se deben utilizar cuando todas las señales de entrada reúnen las siguientes características:

• Son de nivel alto, mayores a 1V.
• Los cables que se utilizan para conectar la señal análoga miden menos de 3 metros.
• Todas las señales análogas comparten una misma señal de referencia.

El modo RSE se debe emplear para la conexión de señales flotantes, en cuyo caso las interfaces proveen el punto de tierra común para las señales externas.

El modo NRSE se debe emplear para señales referenciadas a tierra, en cuyo caso la señal externa suministra su propio punto de referencia a tierra y la tarjeta provee un punto de conexión aislado.

El modo de conexión diferencial es aquel en el cual cada señal análoga de entrada tiene su propia señal de referencia o conductor de regreso. Este modo de conexión se logra configurando la interface por hardware, software o una combinación de ambos en el modo diferencial DIFF.

La señal de entrada se conecta a la entrada positiva del amplificador de instrumentación y la señal de referencia o regreso se conecta a la entrada negativa del amplificador de instrumentación.

Al configurar la interface de adquisición para el modo diferencial cada señal a medir requiere dos canales de entrada con sus respectivos multiplexores, uno para la señal de entrada y otro para la señal de referencia respectiva. Esto hace que aumentemos la resolución en un bit.

El modo de conexión diferencial se debe utilizar cuando el sistema de adquisición de datos DAQ posee una de las siguientes características:

• Las señales de entrada son de muy bajo nivel (menores a 1V). 
• Los conductores de conexión de la señal miden más de 3 metros.
• Los conductores de conexión de la señal se encuentran instalados en ambientes ruidosos. 
• Cualquiera de las señales de entrada requiere una señal de referencia o retorno separada. 

El modo diferencial reduce el ruido captado e incrementa la relación de rechazo en modo común. Cada señal de entrada puede flotar dentro de los límites de modo común del amplificador.

Primer contacto

La primera vez que conectemos el DAQ (en nuestro caso el 6008) debemos comprobar en el NI_MAX (algo así como el gestor de hardware de NI) que se ha reconocido correctamente. A continuación, es recomendable comprobar que todos los pines funcionan por medio de la herramienta de test que nos ofrece este mismo software.