Este documento trata sobre la adquisición de datos analógicos y digitales. Explica que los sistemas de adquisición de datos ayudan a medir información presentada en forma digital o analógica proveniente de diversas fuentes. Describe los componentes básicos de un sistema de adquisición de datos como convertidores analógico-digitales, digital-analógico y módulos de entrada y salida digital. Además, menciona diferentes tipos de sistemas de adquisición de datos como sistemas inalámbricos, de comunicación en serie

1. PROGRAMACIÓN VISUAL
ADQUISICIÓN DE DATOS
ANALÓGICOS Y DIGITALES
Hernández Tequextle Cervando rafael
Ing. Electrónica

2. ADQUISICIÓN DE DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES
Los sistemas de adquisición de datos nos ayudan a medir información presentada en forma
digital o analógica.
Las señales digitales pueden venir de una variedad de fuentes tales como: interruptores,
relevadores, interfaces compatibles con niveles TTL, etc. Con la interfase apropiada se pueden
directamente por la computadora
Las señales analógicas vienen de diferentes instrumentos, sensores o transductores que
convierten energía en forma de presión, posición o temperatura en
voltaje
 La adquisición de datos o adquisición de señales, consiste en la toma de muestras del mundo
real (sistema analógico) para generar datos que puedan ser manipulados por un ordenador u
otras electrónicas (sistema digital). Consiste, en tomar un conjunto de señales físicas,
convertirlas en tensiones eléctricas y digitalizarlas de manera que se puedan procesar en una
computadora o PAC. Se requiere una etapa de acondicionamiento, que adecua la señal a
niveles compatibles con el elemento que hace la transformación a señal digital. El elemento
que hace dicha transformación es el módulo de digitalización o tarjeta de Adquisición de
Datos (DAQ).

3.  Los sistemas de adquisición de datos, como su nombre indica, son
los productos y/o procesos utilizados para recopilar información
para documentar o analizar un fenómeno. De la forma más simple,
un técnico, registrando la temperatura de un horno en un papel
está realizando una adquisición de datos. Como la tecnología ha
avanzado, este tipo de proceso se ha simplificado y hecho más
preciso, versátil y fiable a través de equipos electrónicos. Diferentes
rangos de registradores, desde simples a sofisticados sistemas
informáticos. Los productos de adquisición de datos sirven como un
punto focal en un sistema, uniendo una amplia variedad de
productos, tales como sensores que indican la temperatura, caudal,
nivel o presión. Algunos términos comunes en la adquisición de
datos se muestran a continuación:
 Analógico-Digital (ADC)
Un dispositivo electrónico que convierte señales analógicas a una
forma digital equivalente. El convertidor de analógico a digital es el
corazón de la mayoría de los sistemas de adquisición de datos.

4.  Convertidor Digital-Analógico (D/A)
Un componente electrónico se encuentra en muchos dispositivos de adquisición
de datos que producen una señal de salida analógica.
 Digital Input/Output (DIO)
Se refiere a un tipo de señal de adquisición de datos. Digital I/O son señales
discretas, que son uno de los dos estados. Estos estados pueden ser de
encendido/apagado, alto/bajo, 1/0, etc Digital I/O también se les conoce como
binarios I/O.
 Entrada Simple (SE)
Se refiere a la forma en que el cable de la señal es conectado a un dispositivo
de adquisición de datos. Con una sola terminal de cableado, cada entrada
analógica tiene una conexión única, pero todos los canales comparten una
conexión a tierra común. Los dispositivos de adquisición de datos tienen o
entradas simples o entradas diferencial. Muchos aceptan ambas
configuraciones.
 Entrada Diferencial
Se refiere a la forma en que el cable de la señal es conectado a un dispositivo
de adquisición de datos. Entradas diferenciales tienen una conexión positiva y
negativa para cada canal. Los dispositivos de adquisición de datos o bien tienen
entradas simple o diferencial, muchos dispositivos soportan ambas
configuraciones.
 General Purpose Interface Bus (GPIB)
Sinónimo de HPIB (por Hewlett-Packard), el bus estándar que se utiliza para el
control de instrumentos electrónicos con un ordenador. También llamado IEEE
488 en referencia a la definición de ANSI / IEEE.

5. SISTEMAS ELECTRÓNICOS DEDICADOS A LA ADQUISICIÓN DE DATOS
 Tipos de Sistemas de Adquisición de Datos
 Sistemas de Adquisición de Datos Wireless.
Los sistemas inalámbricos de adquisición de datos pueden eliminar el costo de
la instalación y el tiempo requerido para cablear todos los sensores. Estos
sistemas constan de uno o más transmisores inalámbricos enviando datos a un
receptor inalámbrico conectado a un ordenador remoto. Los transmisores
inalámbricos están disponibles para temperatura ambiente, humedad relativa,
presión barométrica, presión de línea, infrarrojos, termopares, RTD, pH, sensores
de pulso de salida de 4 a 20 mA transmisores y transductores con salida de
voltaje. Los receptores pueden ser conectados al puerto USB o Ethernet del PC.
 Sistemas de Comunicación en Serie, Sistemas de Adquisición de Datos
Los sistemas de comunicación en serie para los sistemas de adquisición de
datos son una buena elección cuando la medición debe hacerse en un lugar
que está distante del ordenador. Hay varios estándares de comunicación ,
RS232 es la más común pero sólo soporta comunicación de punto a punto y
las distancias son relativamente cortas. RS485 soporta distancias de transmisión
de hasta 1500 metros con un o dos pares de cables, también permite
compartir hasta 32 dispositivos el mismo bus.

6.  Sistemas de Adquisición de Datos USB.
El Bus Serie Universal (USB) es un nuevo estándar para conectar PCs a dispositivos periféricos tales como
impresoras, monitores, módems y dispositivos de adquisición de datos. USB ofrece varias ventajas sobre las
conexiones convencionales en serie y en paralelo, incluyendo un mayor ancho de banda (hasta 12 Mbits /
s) y la capacidad de proporcionar energía al dispositivo periférico. USB es ideal para la adquisición de
diferentes datos. Desde que los USB suministran energía, sólo se necesita un cable para conectar el
dispositivo de adquisición de datos en el PC, que muy probablemente tiene al menos un puerto USB.
 Sistemas de Adquisición de Datos Ethernet.
Los sistemas de adquisición de datos Ethernet son una opción popular para muchos usuarios. La mayoría
de las instalaciones industriales y comerciales tienen cables de red Ethernet instaladas, lo que permite la
integración de un sistema de adquisición de datos distribuido sin el costo del cableado adicional.
Muchos dispositivos Ethernet incorporan un servidor web lo que significa que transmiten su propia página
web para presentar los datos adquiridos. Esto puede ser visto por cualquier usuario con un navegador web
estándar con lo que el software adicional no tiene por qué ser aprendido o adquirido.
Otra ventaja de utilizar Ethernet es que los datos pueden ser fácilmente compartidos entre los usuarios del
Newtork local y también a través de Internet a los usuarios autorizados en todo el mundo. Un ejemplo de
los dispositivos de adquisición de datos Ethernet recogiendo datos de diferentescontinentes
 Sistema de Adquisición de Datos Plug-in Boards (Integrados).
Las tarjetas de adquisición de datos informáticos se conectan directamente al bus de ordenador. Las
ventajas del uso de las tarjetas son, la velocidad (debido a que están conectadas directamente al bus) y
el coste (debido a la sobrecarga del embalaje y la potencia es suministrada por el ordenador). Las tarjetas
ofrecidas son principalmente para el IBM PC y ordenadores compatibles. Las características
proporcionadas por las tarjetas pueden variar dependiendo del, número y tipo de entradas (tensión,
termopar, digital), salidas, velocidad y otras funciones previstas. Cada tarjeta instalada en el equipo se
dirige a un único mapa de ubicación Entrada / Salida. El mapa de E/S en el ordenador, proporciona las
ubicaciones de dirección que el procesador utiliza para obtener acceso al dispositivo específico como
requiere su programa.

7. DESCRIPCION DEL HARDWARE DAQ
Un sistema DAQ está formado por tres tipos básicos de hardware, un
bloque Terminal, un cable y un instrumento DAQ. Este apartado describe
cada tipo de hardware, se centra en la función que desempeñan los
componentes del instrumento DAQ.
1.- señal 2.- bloque terminal 3.- cable 4.- instrumento DAQ 5.- PC
Después de convertir el fenómeno físico en una señal mensurable con o
sin acondicionarla, se debe adquirir esa señal. Para adquirir la señal es
necesario un bloque Terminal, un cable, un dispositivo DAQ y un PC. Esta
combinación de hardware puede transformar un PC estándar en un
sistema de medición y automatización.
 El Bloque Terminal y el Cable
El bloque Terminal consiste en unos terminales de conexión para las
señales y otro conector para poder conectarlo al dispositivo DAQ. Estos
bloques terminales tienen 100, 68 o 50 terminales. El tipo que se debe elegir
depende de dos factores, el dispositivo y el número de señales a

8. medir. Un bloque de 68 terminales tiene más terminales de
tierra que uno de 50. Al tener más terminales de tierra la
probabilidad de tener interferencias entre señales disminuye.
Los bloques terminales pueden ser blindados o no-blindados,
los blindados ofrecen una mayor protección contra el ruido. A
continuación se muestra el layout de las terminales del bloque
Terminal.
1.-señal 2.- bloque terminal 3.-cable 4 conector de 68-pines
El cable lleva la señal del bloque Terminal al dispositivo DAQ.
 Accesorio de señales DAQ
Dispositivo DAQ
Los dispositivos DAQ tienen cuatro elementos estándares:
entradas analógicas, salidas analógicas, E/S digitales y
contadores. Los dispositivos
DAQ más comunes de National Instruments son de las series E y M. La serie E consta de 16 entradas
analógicas, 2 salidas analógicas, 8 líneas digitales de E/S y 2 contadores. La serie M se diferencia de la
serie E por tener 24 líneas digitales de E/S y dos contadores/temporizadores.
Se puede transferir la señal que se mide con el dispositivo DAQ al PC a través de diferentes
estructuras de buses.
Si no se dispone de un dispositivo DAQ se puede simular uno mediante el “Measurement and
Automation Explorer”.

9.  COMPONENTES DE UN DISPOSITIVO DAQ
En la siguiente ilustración se pueden apreciar los componentes de un dispositivo
DAQ.
Interfaces
Un típico dispositivo DAQ tiene 3 interfaces para recibir y enviar señales: el
conector de entradas y salidas, la Circuitería de interfaz E/S del PC y ”Real time
System integration” (RTSI) Bus.
Conector E/S-- El conector E/S es el medio por el cual las señales entran y salen
del dispositivo DAQ. El conector tiene 100, 68, 50 pines dependiendo del
dispositivo. Un extremo del cable se conecta al conector E/S y el otro extremo al
bloque Terminal.
Circuiteria de interfaz E/S del PC—transfieren la información entre el DAQ y el PC
se pueden diferenciar dependiendo del protocolo de bus que se utilice.
Bus RTSI—Comparte y sincroniza señales entre varios DAQ en el mismo
ordenador. Por ejemplo, si tenemos dos dispositivos para realizar entradas
analógicas al mismo tiempo, se puede compartir una señal de reloj a través del
bus RTSI a los dos dispositivos, por lo tanto usan la misma señal de reloj.
 Circuiteria de entrada analógica
Después de entrar por el conector E/S, la señal analógica de entrada pasa a
través de la circuiteria de entrada analógica antes de pasar al convertidor
analógico digital. La circuiteria consiste en un multiplexor y un amplificador de
instrumentación. En la siguiente figura se muestran los detalles de la circuiteria.

10. Multiplexor: El multiplexor es un switch que
conecta solo un canal de entrada, entre varios
canales, al amplificador de instrumentación al
mismo tiempo. El multiplexor rota la señal
haciendo pasar uno cada vez. LabVIEW controla
el orden en el que el multiplexor conecta las
señales entrantes.
Amplificador de instrumentación: Puede
amplificar o atenuar la señal que recibe.
El propósito del amplificador es hacer que la
señal se adecue al rango del ADC.
 Convertidor analógico a digital (ADC):
El ADC es un dispositivo electrónico que convierte
la tensión analógica en un número digital para
enviarlo al ordenador para interpretación usando
la circuiteria de interfaz de E/S. La circuiteria de
entrada analógica combina con el ADC para
adquirir una señal analógica para medir el nivel,
la forma o la frecuencia de la señal.
En la siguiente ilustración se muestra el ADC.

11.  Convertidor Digital Analógico
 Un DAC coge un numero digital que ha
sido enviado del ordenador a través de
la circuiteria de interfaz E/S del PC, y lo
convierte en una señal analógica que es
la salida del conector E/S. Un DAC se
utiliza para la generación de señales DC,
tonos específicos (frecuencias) y formas
de onda (formas). Se puede usar la
funcionalidad de la salida analógica de
un dispositivo DAQ en aplicaciones
desde sistemas de control usando un
control PID, a controlar servo motores,
para generar una serie de tonos
específicos para una sirena o alarma. En
la siguiente ilustración se ve un DAC.

12. CONCEPTO DE ACTUADOR, TIPOS Y
SUS APLICACIONES
 Actuador
Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica
en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso
automatizado. Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella genera
la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula.
 Existen varios tipos de actuadores como son:
Electrónicos
Hidráulicos
Neumáticos
Eléctricos
Los actuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos son usados para manejar aparatos
mecatrónicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se
necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los
hidráulicos requieren mucho equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento
periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas
desde el punto de vista de precisión y mantenimiento.

13.  El actuador rotatorio dependiendo de su diseño, consta de las siguientes partes
móviles básicas:
 Actuadores electrónicos
Los actuadores electrónicos también son muy utilizados en los aparatos
mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas
se utilizaran en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a
la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento.
 Actuadores hidráulicos
Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser
clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en base a fluidos
a presión. Existen tres grandes grupos:
cilindro hidráulico
motor hidráulico
motor hidráulico de oscilación

14. Partes de un actuador
1. Sistema de "llave de seguridad": Este método de llave de seguridad para la retención de las tapas del actuador, usa una cinta
cilíndrica flexible de acero inoxidable en una ranura de deslizamiento labrada a máquina. Esto elimina la concentración de
esfuerzos causados por cargas centradas en los tornillos de las tapas y helicoils. Las llaves de seguridad incrementan de gran
forma la fuerza del ensamblado del actuador y proveen un cierre de seguridad contra desacoplamientos peligrosos.
2. Piñón con ranura: Esta ranura en la parte superior del piñón provee una transmisión autocentrante, directa para indicadores de
posición e interruptores de posición, eliminando el uso de bridas de acoplamiento. (Bajo la norma Namur).
3. Cojinetes de empalme: Estos cojinetes de empalme barrenados y enroscados sirven para simplificar el acoplamiento de
accesorios a montar en la parte superior. (Bajo normas ISO 5211 Y VDI).
4. Pase de aire grande: Los conductos internos para el pasaje de aire extra grandes permiten una operación rápida y evita el
bloqueo de los mismos.
5. Muñoneras: Una muñonera de nuevo diseño y de máxima duración, permanentemente lubricada, resistente a la corrosión y de
fácil reemplazo, extiende la vida del actuador en las aplicaciones más severas.
6. Construcción: Se debe proveer fuerza máxima contra abolladuras, choques y fatiga. Su piñón y cremallera debe ser de gran
calibre, debe ser labrado con maquinaria de alta precisión, y elimina el juego para poder obtener posiciones precisas.
7. Ceramigard: Superficie fuerte, resistente a la corrosión, parecida a cerámica. Protege todas las partes del actuador contra
desgaste y corrosión.
8. Revestimiento: Un revestimiento doble, para proveer extra protección contra ambientes agresivos.
9. Acople: Acople o desacople de módulos de reposición por resorte, o de seguridad en caso de falla de presión de aire.
10. Tornillos de ajuste de carrera: Provee ajustes para la rotación del piñón en ambas direcciones de viaje; lo que es esencial para
toda válvula de cuarto de vuelta.
11. Muñoneras radiales y de carga del piñón: Muñoneras reemplazables que protegen contra cargas verticales. Muñoneras radiales
soportan toda carga radial.
12. Sellos del piñón - superior e inferior: Los sellos del piñón están posicionados para minimizar todo hueco posible, para proteger
contra la corrosión.
13. Resortes indestructibles de seguridad en caso de falla: Estos resortes son diseñados y fabricados para nunca fallar y posteriormente
son protegidos contra la corrosión. Los resortes son clasificados y asignados de forma particular para compensar la pérdida de
memoria a la cual está sujeta todo resorte; para una verdadera confianza en caso de falla en el suministro de aire.

15. REQUISITOS Y ALTERNATIVAS DE PROGRAMACIÓN DE ACTUADORES
VELOCIDAD, FUERZA y CONTROL DE POSICIONAMIENTO
 VELOCIDAD - la rapidez (normalmente elevada) con la que suceden las cosas
 FUERZA - la influencia que provoca un cambio en una cantidad física (fuerza =
masa x aceleración)
 CONTROL DE POSICIONAMIENTO - un tipo de sistema de control diseñado para
mover objetos o máquinas hasta una posición conocida o hasta múltiples
posiciones (a menudo ligado al nombre “precisión”) Tres características de
rendimiento que suelen utilizarse cuando se describen los beneficios de la
actuación eléctrica.
Actuador: en general, un dispositivo mecánico que coge la energía, normalmente
transportada por el aire, la corriente eléctrica o un líquido, y la convierte en cierta
clase de movimiento. (Fuente de información: Wikipedia)
Así pues, ¿son mejores los actuadores eléctricos que las opciones neumáticas?
La respuesta es sencilla – ¡depende totalmente de la aplicación!
A la hora de elegir entre actuadores neumáticos o eléctricos para sus necesidades
de control de automatización, la aplicación y el lugar específico en el que ésta se
llevará a cabo son los que, en última instancia, le ayudarán a determinar su
elección.
Ambas tecnologías poseen ventajas y desventajas.

16.  Actuadores neumáticos:
• son relativamente económicos
• ofrecen una mayor vida útil (en términos de ciclos)
• son excelentes para aplicaciones de movimiento continuo de extremo a
extremo
• ofrecen elevada velocidad y elevada fuerza
• son relativamente fáciles de utilizar y mantener
• no requieren una complicada programación
 Actuadores eléctricos:
• ofrecen mayores niveles de precisión y repetitividad
• son más limpios, suaves y silenciosos
• proporcionan un verdadero control del movimiento: movimiento multi-posición,
sincronizado y control de velocidad y fuerza
• no requieren aire comprimido para funcionar
Nuestro completo catálogo de productos, que actualmente contiene más de
11.000 productos básicos, ha sido específicamente desarrollado para la
automatización de las fábricas y para satisfacer las necesidades de la industria
de procesamiento. Como líderes mundiales, hemos desarrollado una completa
gama de actuadores neumáticos y eléctricos para las aplicaciones más
exigentes. Además, nuestros expertos estarán siempre a su disposición para
proporcionarle guía y consejo experimentado.

17.  La nueva gama de actuadores eléctricos de la
serie LE añade simplicidad de uso a los
beneficios convencionales de los actuadores
eléctricos.
 Fuerza, velocidad y posicionamiento regulables
(64 puntos) para adaptarse a cualquier posible
aplicación.
 La nueva serie LEC de controladores se entrega
con los parámetros del actuador ya
configurados, reduciendo así el tiempo y la
complejidad de la configuración inicial.
 La optimizada combinación de tamaño
compacto y características mecánicas hacen
que estos actuadores resulten ideales para un
amplio rango de aplicaciones.
 Las funciones incorporadas, como la
prevención de caídas o la verificación del
amarre, aportan la máxima seguridad.
 Funciones de ahorro energético: Pinzas: función
de autobloqueo Actuadores: reducido
consumo de potencia