Sistemas de medición

Medida

Un concepto realmente importante en la instrumentación general, es el de medida, la cual es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física, muchas veces hemos utilizado instrumentos para medir desde una regla o metro, una pesa, entre otros, así mismo, la electrónica cuenta con una gran cantidad de elementos para realizar medidas a magnitudes físicas que de otra forma serian casi imposibles de conocer por el hombre.

Instrumento

Un instrumento es un aparato  que esta construido, específicamente diseñado y muchas veces refinado a través del método de ensaño y error, para ayudar en cierta área, si nos centramos en instrumentos de medición podemos decir que su área es la medición de magnitudes físicas.  

Instrumentación Electrónica 

La instrumentación hace referencia a las técnicas, equipos y metodologías que son usadas para mejorar la percepción de los seres humanos, cuando nos referimos a instrumentación electrónica hablamos de que se ocupa de la medición de cualquier tipo de magnitud física, de la conversión de esta a magnitudes eléctricas, y así mismo de su tratamiento y acondicionamiento para proporcionar esta información de forma comprensible.

Variables y Señales

Toda magnitud física que podemos medir se considera una variable, esta variable presenta un comportamiento en su magnitud respecto transcurre el tiempo, por lo general esta magnitud es transformada a su equivalente eléctrica, por lo general tensión, a esta se le conoce como señal y a través de ella podemos podemos observar el comportamiento de la magnitud física de interés. En algunas ocasiones la naturaleza de una variable y su respectiva señal puede ser la misma, en otras ocasiones no,  por lo general se suelen clasificar en dos grupos los cuales son:

Analógicas: Pueden tomar infinitos valores en determinado rango.

Digitales: Estas a diferencia de las analógicas, estas toman valores finitos.

Control de procesos

Como se nombro anteriormente la electrónica industrial juega un papel importante en el control de procesos, la instrumentación y el control están fuertemente ligadas ya que para mejorar el control o simplemente para a;adir control a un proceso es necesario conocer el comportamiento de las magnitudes físicas que le afectan y es aquí cuando toma importancia la instrumentación.

Sistema de medida

Un sistema de medida describe todo el proceso por el que tiene que pasar un proceso físico para poder presentarse de una forma comprensible a un observador, o a otro sistema de control, el resultado de la medida puede ser objetivo(independiente del observador) o empírico(basado en la experimentación). Un sistema de medida podría resumirse en algunos elementos y procesos claves, principalmente esta el transductor que es el encargado de traducir una magnitud física a una magnitud eléctrica, esta magnitud eléctrica pasa por un acondicionamiento y por ultimo se presenta una visualización de la magnitud física... :

Adquisición de datos: En este proceso se transforma la magnitud física a su respectiva señal eléctrica, esto se hace mediante un dispositivo sensor o transductor.

Acondicionamiento de la señal de datos: Por lo general los datos adquiridos no están listos para ser procesados, entonces se realiza un acondicionamiento previo al procesamiento:

• Amplificación: Se usa para adaptar la señal a unos niveles de voltaje óptimos antes de que se procese y para reducir ruidos.

• Filtrado: Consiste en eliminar cierta banda de frecuencias de la señal, es una forma de eliminar partes de la señal que no se desean.

• Linealización: Es para obtener una señal de salida que varié linealmente con la variable que se desea medir.

• Conversión de señal: Se usa cuando se requiere pasar de un tipo de variación eléctrica a otra como por ejemplo de resistencia a voltaje, voltaje a corriente o tensión a frecuencia.

Procesamiento de datos: Consiste en la selección y manipulación de los datos, con fines de realizar cierto procedimiento con ciertos valores.

Distribución de los datos: Es mostrar, presentar los datos a un observador o bien, transmitirlo a otro sistema.

Magnitudes y medidas

Una magnitud es una propiedad física susceptible de ser medida, existen seis tipos:
Mecánica: Desplazamiento, velocidad, aceleración, fuerza, presión, flujo, masa.

Térmica: Temperatura.

Magnética: Campo magnético, flujo, permeabilidad magnética.

Eléctrica: Carga, corriente, tensión, resistencia, conductancia, capacitancia, permitividad dieléctrica,
polarización, frecuencia.

Óptica: Rayos gamma, rayos X, ultravioleta, visible infrarrojo, microondas.

Química: Humedad, PH, concentración ionica, análisis de gases.

Biológica: Proteínas, hormonas, antígenos.

Arquitectura sistemas de instrumentación

Al hablar de arquitectura de un sistema, hacemos referencia a la composición de este en bloque funcionales y la forma en que se relacionan, comunican entre ellos. Se habla de dos grupos bien definidos los cuales se muestran a continuación con sus respectivas características:

Arquitectura centralizada: Realiza procesos de pocas variables, con distancias cortas entre sensores y núcleo inteligente y realiza la ejecución de un algoritmo de medición y control en un núcleo inteligente.

Arquitectura distribuida: Tiene varios núcleos inteligentes, maneja un numero elevado de señales, los sensores están alejados de los núcleos inteligentes, por lo cual se dice que tienen una dispersión geográfica grande.