Cómo recopilar mejor los datos
Los ingenieros a menudo necesitan recopilar datos para verificar el rendimiento y los indicadores del producto, o monitorear y controlar algunas aplicaciones específicas para determinar sus parámetros físicos, como temperatura, tensión, presión y flujo. Al diseñar productos, los ingenieros deben realizar varias mediciones para garantizar que sus productos cumplan con las especificaciones esperadas. Por ejemplo, en una aplicación de caracterización de una fuente de alimentación, un ingeniero podría medir la salida de la fuente de alimentación en diferentes condiciones de carga. La salida de voltaje debe permanecer estable en todas las condiciones de carga, mientras que los cambios de temperatura dentro del producto deben mantenerse al mínimo. O, en una planta de fabricación de bebidas, es posible que un ingeniero químico necesite monitorear el flujo de líquido del producto final. Cuando el flujo de líquido alcanza el límite mínimo o máximo, es necesario ajustarlo. En algunos casos, recopilar estos datos puede resultar muy difícil. ¿Existe una mejor manera de recopilar datos y garantizar que sean válidos? Este artículo presenta varias aplicaciones de recopilación de datos y explica cómo algunas herramientas diferentes pueden ayudarlo a recopilar y analizar datos. En este artículo, exploraremos los detalles de estas aplicaciones y le presentaremos cómo elegir el equipo de recopilación de datos adecuado puede ayudarle en su recopilación y análisis de datos. Selección de equipos de medición Durante el proceso de recopilación de datos, muchas mediciones requieren el uso de sensores para convertir fenómenos físicos en voltaje, resistencia o frecuencia, y luego el uso de equipos de medición apropiados, como un multímetro digital, para medir estas señales eléctricas. La medición de temperatura es una de las mediciones físicas más comúnmente realizadas en la adquisición de datos y se puede lograr mediante el uso de termopares, RTD (detectores de temperatura resistivos) o sensores termistores. Un termopar es una unión de dos metales diferentes que produce un voltaje cuando se calienta. Este voltaje se compara con una unión de referencia y la diferencia se utiliza para determinar la temperatura asociada. Los RTD y los termistores son sensores basados en la resistencia eléctrica. A medida que cambia la temperatura, la resistencia de salida del sensor cambiará en consecuencia. Debe elegir el sensor apropiado según el tipo de medición y la precisión y linealidad requeridas para su aplicación. Casi todos los multímetros pueden medir el voltaje o la resistencia producida por un sensor, pero no todos los multímetros pueden convertir el voltaje o la resistencia en una medida física para su visualización. Por ejemplo, si utiliza termopares para medir la temperatura, necesitará un multímetro con una rutina de conversión automática. Con estas rutinas de conversión integradas, las mediciones de termopares sin procesar se pueden convertir de valores de voltaje a valores de temperatura. Por lo tanto, al realizar mediciones físicas, como la aplicación de caracterización de la fuente de alimentación descrita anteriormente, es necesario elegir un instrumento con un procedimiento de conversión automática. Al mismo tiempo, si desea simplificar aún más el proceso de adquisición y análisis de datos, elija un dispositivo de adquisición de datos con las siguientes características: ?6?1 ¿Admite ecuaciones matemáticas, como Mx B, que pueden convertir fácilmente las salidas de otros sensores? 6?1 Capacidad para activar alarmas de hardware cuando las mediciones de señales exceden umbrales límite predeterminados Contiene multiplexores frontales que permiten conectar múltiples puntos de medición o sensores a un solo instrumento de medición Contiene características que ayudan en la adquisición de datos y software para análisis Utiliza herramientas de software para recopilar y analizar datos Las herramientas de software también pueden facilitar la recopilación y el análisis de datos. En términos generales, las herramientas de software simplifican la conexión de instrumentos y permiten la adquisición y el análisis de datos sin necesidad de programación. Microsoft ?0?3- Excel es una de las herramientas de análisis de datos más comunes. Microsoft Excel está instalado en la mayoría de las PC y es muy utilizado. Como potente aplicación de hoja de cálculo, admite la inserción de fórmulas e incluye muchas funciones de gráficos integradas. Algunos proveedores también ofrecen complementos de Microsoft Excel para ayudar con la configuración y la recopilación de datos. Estos productos aprovechan la experiencia de Microsoft para capturar los datos recopilados directamente en Microsoft Excel. Luego, los usuarios utilizan las fórmulas integradas y las herramientas de dibujo de Microsoft para procesar los datos y dibujarlos en gráficos. Sin embargo, esta herramienta requiere que los usuarios dominen las funciones de fórmulas y gráficos de Microsoft Excel.
Algunos fabricantes de instrumentos también proporcionan otras aplicaciones de software para ampliar la funcionalidad del instrumento y adaptarlo mejor a tareas específicas. Para la adquisición de datos, estos productos de software simplifican la conexión de instrumentos y definen fácilmente diferentes medidas, umbrales límite y acciones según sea necesario. La recopilación de datos también se puede programar o activar en función de eventos específicos. Funciones como el escalado y las fórmulas matemáticas también facilitan el procesamiento y análisis de los datos. Describiremos en detalle la aplicación de caracterización de la fuente de alimentación anterior a través de un ejemplo simple. Los datos a recopilar incluyen temperatura, voltaje y mediciones digitales. La salida de voltaje debe permanecer estable en todas las condiciones de carga, mientras que los cambios de temperatura dentro del producto deben mantenerse al mínimo. Utilizamos el software del instrumento para adquirir y analizar estos datos y seleccionar los canales individuales incluidos en el escaneo, especificando diferentes funciones de medición, rangos y valores de resolución. En la Figura 1, los canales 1001 a 1005 están configurados para medir diferentes voltajes en la fuente de alimentación, y los canales 1006 a 1010 están configurados para medir cambios de temperatura en diferentes ubicaciones dentro de la fuente de alimentación. Dado que el instrumento incluye un programa de conversión automática de termopares, no necesitamos realizar conversiones adicionales. Los valores de temperatura se muestran directamente como grados Celsius. Los canales 2001 a 2002 son canales digitales utilizados para leer el estado de energía. La columna Res especifica la resolución de medición de voltaje CC y selecciona la escala de temperatura para la medición (Celsius, Fahrenheit o Kelvin). La función de escala (es decir, Mx B) se usa para aplicar ganancia y compensación a las lecturas en cada canal y se puede usar para personalizar conversiones lineales. Esto es útil al calibrar pérdida, ganancia o compensación. Configura alarmas en cada canal. Cada medición se compara con un umbral límite de alarma. Si la medición excede el umbral límite, se activa una alarma. Los umbrales de alarma de bajo/alto voltaje se configuran en los canales 1001 a 1005 para garantizar la estabilidad del voltaje. Por lo tanto, si la salida de voltaje excede el umbral límite, se activa la alarma de hardware 1, se cierra el interruptor y se corta la fuente de alimentación. Los ajustes de alarma en los canales 1006 a 1010 se utilizan para controlar la temperatura dentro de la fuente de alimentación. Si la temperatura interna es demasiado alta, se activa la alarma de hardware 2 y el interruptor se cierra, aumentando la velocidad del ventilador de velocidad variable. Si la temperatura baja se activará la alarma 3, reduciendo nuevamente la velocidad del ventilador de velocidad variable. Para un análisis más detallado, se pueden agregar canales de cálculo para realizar operaciones matemáticas básicas, fórmulas de potencia o fórmulas de tensión, como suma, multiplicación, división, raíz cuadrada, dBM, puente completo y medio puente. Figura 1 Adquiera y analice datos utilizando herramientas de software estándar. Una vez configurados estos canales, se pueden programar análisis para recopilar datos en momentos específicos. Este paquete de software se proporciona de forma gratuita con el instrumento. También hay paquetes de software más avanzados que brindan más control y permiten al usuario establecer umbrales límite y especificar las acciones que se realizarán cuando se exceda el umbral límite. Estos paquetes también pueden controlar otros instrumentos utilizando comandos SCPI comunes. La Figura 2 muestra los resultados de la adquisición de datos de una aplicación, en la que se utiliza una lista de escaneo para monitorear la temperatura del horno. Una vez que la temperatura se estabiliza, se envía un comando SCPI para cambiar la salida de energía y luego se inicia un nuevo escaneo y se obtienen nuevos datos. se recogen datos. Figura 2 Graficación de múltiples listas de escaneo con valores límite y secuencias de comandos de acción Uso de Ethernet para la adquisición remota de datos Muchos instrumentos más nuevos tienen interfaces Ethernet, lo que le permite acceder fácilmente a su equipo de prueba a través de la red. Los principales fabricantes y usuarios de la industria de pruebas y medidas han unido fuerzas para desarrollar un nuevo estándar industrial LXI (Extensiones de área local para instrumentación). Este estándar se basa en el estándar Ethernet probado y garantiza la interoperabilidad de los instrumentos. Por lo tanto, los instrumentos LXI producidos por diferentes fabricantes tendrán modelos de implementación similares.
Los aspectos clave del estándar LXI incluyen: 6.1 Un estándar Ethernet para soluciones de comunicaciones y conectividad 6.1 Un estándar de interfaz que define controladores de programación, descubrimiento de interfaz y reglas de seguridad de interfaz 6.1 Instrumentos que acceden a datos desde un navegador web ¿Requisitos del servidor web? 6?1 Activador ¿Criterios para sincronización de tiempo?6?1 Criterios de especificación física, incluyendo tamaño, potencia, disipación de calor, indicadores LED, etc. Implementación del dispositivo en la ubicación de medición En aplicaciones de adquisición de datos, el uso de instrumentos LXI puede probar equipos que se implementan fácilmente en ubicaciones de medición. Para el ingeniero mencionado anteriormente en este artículo, responsable de monitorear el proceso de producción de bebidas, es necesario implementar equipos de medición en muchas ubicaciones diferentes a lo largo de la planta de producción. Una vez conectados a la red, los dispositivos de medición pueden recopilar fácilmente datos de medición y enviarlos a una computadora central a través de la red: no es necesario utilizar un convertidor GPIB/LAN ni tender cables largos hasta el lugar de medición. El acortamiento de la longitud del cableado físico puede reducir la interferencia de ruido en las mediciones y reducir los costos generales. Acceso a dispositivos a través de un navegador web estándar Otra característica de los instrumentos LXI es la capacidad de acceder a ellos a través de un navegador web estándar. Los instrumentos LXI incluyen un programa de servidor web que permite a los usuarios acceder y controlar el instrumento sin la necesidad de instalar ningún software especial. A través del programa de servidor web del instrumento, puede abrir un navegador web, ingresar la dirección IP o el nombre de host de la red donde está conectado el instrumento y luego acceder directamente al instrumento a través del navegador web. El estándar LXI define los requisitos mínimos para el contenido web. Algunos instrumentos solo tienen funciones básicas y una interfaz simple de navegación de información del instrumento y solo se pueden usar para monitoreo; otros tienen interfaces web gráficas con todas las funciones que permiten a los usuarios acceder y controlar completamente estos instrumentos. Los ingenieros responsables de monitorear los procesos de producción en las plantas de bebidas pueden usar la interfaz web de LXI para monitorear los resultados medidos en diferentes ubicaciones. Alternativamente, los ingenieros pueden configurar y realizar mediciones a través de una interfaz web gráfica utilizando instrumentos compatibles con LXI con capacidades completas de medición y control. La Figura 3 muestra cómo configurar y realizar mediciones de temperatura en la ventana de configuración del interruptor usando un navegador web estándar. Debido a que los instrumentos LXI admiten directamente sensores de temperatura y tienen compensación interna, la conversión del sensor se puede realizar dentro del instrumento. Los resultados de la medición de temperatura se muestran directamente en la unidad de ingeniería. Usando la vista gráfica, puede simplificar enormemente la configuración y ejecución de mediciones sin usar el panel frontal del instrumento. Figura 3: Resumen de configuración, ejecución de mediciones o simplemente monitoreo de los resultados de las mediciones a través de un navegador web En resumen, la recopilación y el análisis de datos pueden resultar difíciles en algunos casos. El uso de herramientas de hardware y software de medición adecuadas puede simplificar esta tarea y aumentar la utilidad de los datos recopilados. ?6?1 La recopilación e interpretación de datos se puede realizar fácilmente utilizando instrumentos con características tales como procedimientos de conversión automática, funciones matemáticas, alarmas y entradas multicanal. ?6?1 La configuración, ejecución y análisis de datos se pueden lograr más fácilmente utilizando herramientas de software.